Úvod Ovzduší patří mezi základní složky životního prostředí. Pod pojmem ochrana ovzduší proto chápeme nejenom ochranu vnějšího ovzduší před znečišťujícími látkami, ale i ochranu vnitřního ovzduší (pracovního a obytného) před škodlivými látkami jako součást ochrany a tvorby vnitřního prostředí. Součástí technických zařízení pro ochranu vnějšího i vnitřního ovzduší jsou zařízení k omezování znečišťujících a škodlivých látek. Podle toho, zda se jedná o ochranu vnějšího nebo vnitřního ovzduší, se tato zařízení podstatně liší nejenom svým účelem, ale i konstrukcí a provozem. Jako typický příklad je možno uvést rozdíl mezi vícestupňovou filtrací u vzduchotechnických zařízení a průmyslovým filtrem s pulzním profukem jako koncovým stupněm u kotlů na tuhá paliva. Předmět Základy ochrany ovzduší je zaměřen na ochranu vnějšího ovzduší. Jeho cílem je seznámit posluchače se základy legislativy jak v oblasti emisí, tak imisí, se základními způsoby stanovení množství emisí znečišťujících látek, problematikou stanovení hustoty a vlhkosti plynů, dále informačními systémy v ochraně ovzduší, mezinárodními závazky a globálními problémy. Jsou podány i základní informace o problematice perzistentních organických polutantů a těkavých organických látkách. Ochrana vnějšího ovzduší patří mezi základní cíle a úkoly ochrany životního prostředí. I když v posledních letech zde došlo k podstatnému zlepšení, řadí se Česká republika úrovní znečištění ovzduší stále k nejvíce znečištěným oblastem celé Evropy. Hlavní příčinou tohoto stavu je vysoká energetická náročnost české ekonomiky, která přesahuje měřítka obvyklá ve vyspělých státech, a následně velký podíl výroby tepla a energie spalováním nekvalitních hnědých uhlí s vysokým obsahem síry. Ke znečištění ovzduší ve městech výrazným způsobem přispívá spalování tuhých paliv v lokálních topeništích a zejména automobilová doprava. Ochranou ovzduší se rozumí komplexní soubor opatření jak technických (technologických, surovinových, omezujících, územně technických a zajišťujících rozptyl znečišťujících látek), tak administrativních (legislativních, správních, organizačních, koncepčních, kontrolních, ekonomických a j.), která směřují buď přímo nebo nepřímo ke zmírnění, zastavení růstu nebo dokonce ke snížení úrovně znečišťování ovzduší s postupujícím rozvojem průmyslu, automobilismu a jiných jevů ovlivňujících znečišťování.
1 Vnější ovzduší Pod pojmem ovzduší se rozumí plynný obal zeměkoule - zemská atmosféra. Ovzduší se dělí na: • vnější ovzduší, které představuje venkovní atmosféra (zákon č. 86/2002 Sb. o ochraně ovzduší se omezuje pouze na nejspodnější vrstvu atmosféry – troposféru), • vnitřní ovzduší, které zahrnuje pracovní a obytné ovzduší. Jak již bylo uvedeno v úvodu, předmět Základy ochrany ovzduší je zaměřen na problematiku vnějšího ovzduší. Problematika vnitřního ovzduší je součástí hodnocení stavu vnitřního prostředí a např. koncentrace příměsí ve vzduchu patří mezi základní látkové činitele, charakterizující stav vnitřního prostředí. Hodnocení stavu vnitřního ovzduší a vnitřního prostředí je zahrnuto např. ve výuce předmětu Technika prostředí a Pracovní prostředí.
1
1.1 Složení vnějšího ovzduší Vnější ovzduší je možno z hlediska složení rozdělit na tři základní složky: • suchý čistý vzduch • voda v kapalné, tuhé a plynné fázi, • znečišťující příměsi (půdní a prachové částečky, krystalky mořských solí, částice vulkanického popela, částice organického původu, kosmický prach, příměsi antropogenní povahy apod.). Atmosféru je možno z fyzikálního hlediska považovat za řídký aerosol se soubory pevných a kapalných částic rozptýlených v plynném prostředí. Složení ovzduší je výsledkem vývoje trvajícího stamilióny let, na jehož konci je určitý optimální stav, umožňující život na Zemi. Rozhodující charakteristikou atmosféry z hlediska života na Zemi je: • obsah kyslíku O2, • obsah plynů způsobujících skleníkový efekt (bez těchto plynů v atmosféře by byla průměrná teplota na Zemi přibližně o 33°C nižší), • obsah plynů chránících povrch Země před škodlivými složkami elektromagnetického záření, zejména slunečního UV záření, • přiměřený obsah látek škodlivých pro živé organismy. Vlivem antropogenní činnosti došlo k určitému porušení rovnováhy, narušení klimatického systému Země a ozónové vrstvy, jehož výsledkem jsou v posledních letech široce diskutované globální problémy, jako je globální oteplování a zeslabování ozónové vrstvy. Této problematice je věnována samostatná část předmětu. Celková hmotnost atmosféry je M ≈ 5,3·1018 kg. Atmosférický tlak je vyjádřením silového účinku hmotnosti ovzduší nad zemským povrchem. Silový účinek hmotnosti 1 kg vzduchu nad 1 cm2 zemského povrchu je 1 atmosféra, která odpovídá tlaku 1 bar = 105 Pa = 1000 hPa (užívané zejména v meteorologii). Na obr. 1-1 je znázorněn pokles tlaku s výškou, v tab. 1-1 je uveden podíl hmotnosti atmosféry podle výšky nad zemským povrchem. 100
výška nad zemským povrchem (km)
90
Tab. 1-1 Podíl hmotnosti atmosféry podle výšky
80 70
50 % hmotnosti do výšky
5,5 km
60
75 %
10 km
50
90 %
16 km
40
99 %
30 km
30
99,9 %
48 km
20 10 0 2
3
4
0,1 1 10 10 10 10 10 tlak (Pa)
5
Obr. 1-1 Závislost atmosférického tlaku na výšce nad zemským povrchem
2
Průměrné chemické složení venkovní atmosféry je v tab. 1-2 a v grafické podobě na obr. 1-2. Molekulová hmotnost suchého vzduchu je 28,98 kg/kmol. Tab. 1-2 Průměrné složení venkovní atmosféry Suchý vzduch % obj. % hmot. 78,08 75,47 20,95 23,20 0,93 1,28 99,96 99,95
Složka vzduchu Dusík N2 Kyslík O2 Argon Ar Vodní pára H2O Hlavní složky celkem
Vlhký vzduch % obj. % hmot. 75,65 74,08 20,29 22,64 0,90 1,26 3,12 1,97 99,96 99,95
V ovzduší je vždy obsaženo určité množství vody v některé ze tří fází: plynné jako vodní páry, kapalné v podobě vodních kapiček různé velikosti (oblačnost, mlha, srážky) nebo pevné jako ledové krystalky, sněhové hvězdice, kroupy apod. Voda se dostává do ovzduší vypařováním z vodních ploch, z povrchu země i z rostlinného pokryvu a její obsah v ovzduší kolísá. V závislosti na teplotě vzduchu a přítomnosti vypařujících ploch může obsah vody v ovzduší dosáhnout až 4 %. Největší množství vodních par je v blízkosti zemského povrchu, s rostoucí výškou se její obsah ve vzduchu rychle snižuje. Z tab. 1-2 je vidět, že na obsah vedlejších plynných složek zbývá přibližně 0,04 ÷ 0,05 %. Průměrné složení vedlejších plynných složek v suché venkovní atmosféře je v tab. 1-3. argon oxid uhličitý
ostatní
kyslík
dusík
Obr. 1-2 Průměrné složení venkovní atmosféry
Tab. 1-3 Průměrné složení vedlejších plynných složek v suché venkovní atmosféře Vedlejší plynná složka Oxid uhličitý CO2 Neon Ne Helium He Metan CH4 Krypton Kr Vodík H2 Oxid dusný N2O
ppm obj. 370 18,2 5,2 2,0 1,1 0,5 0,5
Vedlejší plynná složka Oxid uhelnatý CO Xenon Xe Ozón O3 Oxid siřičitý SO2 Oxid dusičitý NO2 Amoniak NH3
3
ppm obj. 0,1 0,09 0,05 0,03 0,01 0,001
Pozn.: 1 ppm = 1 part per million = 10-6 celku = 10-4 % = 1 cm3/1 m3 (objemově) = 1mg/1 kg (hmotnostně) Ještě v 60. letech se udával obsah oxidu uhličitého okolo 315 ppm, zatímco dnes je to už okolo 370 ppm a jeho obsah má stále stoupající tendenci, zejména vlivem lidské činnosti, viz obr. 1-3a a obr. 1-3b. Obsah prachu ve venkovním ovzduší kolísá podle větru, vlhkosti, povrchové prašnosti, výskytu přírodních a antropogenních zdrojů. V oblastech neovlivněných antropogenními zdroji se udává tzv. „pozaďová koncentrace prachu“ C ≈ 0,02 mg/m3 = 20 µg/m3. Pozn.: Přírodní zdroje přispívají velmi významně ke koncentraci prachu, např. výbuch sopky Krakatoa v roce 1883 vnesl do ovzduší větší množství prachu než kouř z lidských ohnišť za všech časů dohromady. Erupce sopky Pinatubo na Filipínách v červnu 1991 vrhla do atmosféry takové množství prachu a plynů, že se teplota na celé planetě snížila průměrně o půl stupně.
Obr. 1-3a Průměrná povrchová teplota a obsah CO2 na severní polokouli z posledních 150 let
4
Obr. 1-3b Průměrná povrchová teplota a obsah CO2 na severní polokouli z posledních 1000 let (Zdroj: National Geographic Journal, září 2004) 1.2 Vertikální členění atmosféry Horní hranici atmosféry není možné přesně určit. Nepatrné částečky vzduchu jsou přítomny i ve velmi vysokých výškách a atmosféra přechází do kosmického prostoru plynule, bez ostře vymezené horní hranice. Prakticky lze za horní hranici atmosféry považovat výšku, kde ještě probíhají pozorovatelné fyzikální jevy, k nimž patří například polární záře, jejíž horní hranice dosahuje výšky 1000 až 1200 km. Z hlediska kosmonautiky se horní hranice atmosféry umisťuje do výšky kolem 20 000 km, v níž kosmické objekty letící směrem k Zemi registrují počátek brzdného účinku houstnoucího prostředí. Při vertikálním členění atmosféry je možno uplatňovat různá hlediska a existuje několik typů členění. Vertikální členění atmosféry podle průběhu teploty s výškou Toto členění je znázorněno na obr. 1-4, spolu s průběhem tlaku a hustoty vzduchu. Troposféra je nejspodnější část atmosféry, jejíž průměrná výška ve středních zeměpisných šířkách činí 11 km, nad rovníkovými oblastmi dosahuje výšky až 18 km a směrem k pólům klesá na úroveň až 8 km. Příčinou tohoto zploštění je zemská rotace. V troposféře se odehrává většina povětrnostních procesů, je v ní obsaženo 75 % celkové hmotnosti atmosféry a prakticky všechna atmosférická vlhkost. Charakteristickými rysy troposféry je všeobecné ubývání teploty vzduchu s výškou v průměru o 6,5°C na každý kilometr výšky a neustálé promíchávání vzduchu vertikálními pohyby různé intenzity. Ve středních zeměpisných šířkách dosahuje teplota na její horní hranici kolem -55°C. Stratosféra se rozkládá mezi výškovými hladinami zhruba 10 až 50 km nad zemským povrchem. Ve spodní části této vrstvy, do výšky zhruba 25 km se teplota vzduchu s výškou nemění a zůstává okolo hodnoty -55°C, od této hladiny směrem vzhůru teplota roste a maxima v průměru okolo 0°C dosahuje na horní hranici stratosféry. Ve vrstvě stratosféry je proudění převážně horizontální, velmi malá vlhkost a téměř žádná oblačnost. Ve výškách mezi 12 a 45 km je soustředěno 90 % atmosférického ozónu, maximální koncentrace je ve středních zeměpisných šířkách ve výškách 22 až 25 km. Tato vrstva, která pohlcuje nebezpečné ultrafialové záření ze Slunce, se nazývá ozonosféra.
5
Obr. 1-4 Vertikální členění atmosféry podle průběhu teploty s výškou Mezosféra leží zhruba mezi 50 až 80 km výšky.Teplota vzduchu v této vrstvě s výškou silně klesá a v oblasti její horní hranice dosahuje až -90°C. Termosféra sahá zhruba od výšky 80 km do 450 km nad zemským povrchem. Vzduch v těchto výškách je již natolik zředěn, že jeho teplotu nelze měřit běžnými termometrickými metodami a určuje se na základě kinetické energie jednotlivých molekul vzduchu. Teplota v termosféře nejprve s výškou výrazně roste, pak zůstává zhruba konstantní na hodnotě řádově dosahující stovek °C. Exosféra je poslední vrstva zemské atmosféry, plynule přechází v meziplanetární prostor, kam z ní unikají lehčí plyny. Její spodní hranice je kladena zhruba do výšky 500 až 700 km nad povrchem Země a sahá do výšky řádově tisíců až desetitisíců km. Výšky jednotlivých vrstev se mohou mírně lišit, protože je někteří autoři definují různě. Přechody mezi jednotlivými vrstvami se nazývají pauzy s připojeným označením příslušné níže ležící vrstvy (viz obr. 1-4), např. přechod mezi mezosférou a termosférou se nazývá mezopauza. Při členění podle elektrických vlastností vzduchu se atmosféra dělí na neutrosféru s velmi malou elektrickou vodivostí vzduchu. S výškou vodivost vlivem ionizace molekul působením kosmického záření narůstá a kolem výšky 60 km způsobuje charakteristické odrážení rádiových vln. Od této hladiny vzhůru se rozprostírá ionosféra.
6
Podle intenzity promíchávání vzduchu se rozlišuje homosféra, sahající do výšek 90 až 100 km. Intenzita promíchávání vzduchu stačí pro neměnné procentuální zastoupení hlavních plynných složek ovzduší (kromě vodní páry, ozónu a oxidu uhličitého). Další vrstvou je pak heterosféra, kde vliv promíchávání je již slabý a vertikální rozložení složek je určeno difúzní rovnováhou. S výškou ubývá relativně těžších plynů. 1.3 Znečišťování a znečištění atmosféry, emise, imise, přenos Znečišťování ovzduší je vypouštění (vnášení) znečišťujících látek do atmosféry. Jedná se o děj. Mírou znečišťování je množství emisí znečišťujících látek ze zdrojů. Znečištění ovzduší je přítomnost znečišťujících látek v ovzduší v takové míře a po takovou dobu, že se projevuje jejich nepříznivý vliv na životní prostředí. Jedná se o stav, který je důsledkem znečišťování. Mírou znečištění je množství znečišťujících látek v ovzduší, tj. imise znečišťujících látek. Pozn.: Zákon č. 86/2002 Sb. o ochraně ovzduší používá pojem „úroveň znečištění“, vyjádřenou jako hmotnostní koncentrace nebo depozice znečišťující látky. Mezi emisemi a imisemi znečišťujících látek dochází k přenosu (transportu), během kterého dochází k fyzikálním a chemickým změnám látek. Z hlediska šíření znečišťujících látek je nejdůležitější vrstvou atmosféry troposféra. K nejdynamičtějším změnám dochází v přízemní vrstvě do 50 m výšky. Vliv tření proudícího vzduchu se uplatňuje v přízemní vrstvě do výšky 1 000 až 1 500 m (mezní vrstva tření), od výšky zhruba 1 500 m se hovoří o volné atmosféře. 1.4 Kategorie problémů znečišťování ovzduší I když se v přízemní vrstvě atmosféry odehrávají dynamické jevy znečišťování, z hlediska dlouhodobých změn je ovlivňována celá atmosféra. Problémy znečišťování ovzduší se dělí podle různých hledisek (měřítek) – tab. 1-4. Tato hlediska jsou územní, vertikální a časové. Tab. 1-4 Kategorizace problémů znečišťování ovzduší Kategorie problému globální kontinentální celostátní prům. aglomerace - větší - menší města lokální
Měřítko vertikální
územní zeměkoule světadíl stát
atmosféra stratosféra troposféra
časové desetiletí roky týdny
region, kraj okres
troposféra přízemní vrstva do výše 500 – 1500 m
týdny dny
město bezprostřední okolí zdroje
přízemní vrstva do výše 500 – 1500 m výška komína přízemní vrstva do výše 50 m
dny hodiny
1.5 Primární a sekundární znečišťování Pod pojmem primární znečišťování se rozumí emise znečišťujících látek ze zdrojů. Sekundární znečišťování jsou fyzikální a chemické změny probíhající při přenosu znečišťujících látek. Sekundární znečišťování se nazývá též chemismus atmosféry a pod tímto pojmem se rozumí: 7
• základní chemické reakce (např. oxidace, redukce), • změny skupenství (konverze) při změnách teploty a tlaku (např. kondenzace, vypařování), • fotochemické změny (např. tvorba tzv. „letního smogu“). Vlivem chemismu atmosféry mohou z původně neškodných látek vznikat látky toxické nebo naopak, látky toxické se mohou měnit na látky méně škodlivé. Pozn.: V tomto smyslu je také definována znečišťující látka dle zákona č. 86/2002 Sb. o ochraně ovzduší, viz kapitola 2.1. V tab. 1-5 je uvedena průměrná doba setrvání některých látek v atmosféře a na obr. 1-5 doba setrvání jemných tuhých částic v atmosféře. Tab. 1-5 Průměrná doba setrvání některých látek v atmosféře Prvek nebo sloučenina Dusík Kyslík Oxid uhličitý Vodík Metan Oxid dusný Ozón Oxid uhelnatý Oxid dusičitý
N2 O2 CO2 H2 CH4 N2O O3 CO NO2
Průměrná doba setrvání 2.107 roků 104 roků 10 roků 4 – 7 roků 5 roků 4 roky 0,3 roku 0,3 roku 11 dnů
Prvek nebo sloučenina Voda Síranový ion Oxid dusnatý Amoniak Amonný ion Dusičnanový ion Oxid siřičitý Sirovodík
Obr. 1-5 Doba setrvání jemných tuhých částic v atmosféře 8
H2O SO42NO NH3 NH4+ NO3SO2 H2S
Průměrná doba setrvání 10 dnů 10 dnů 9 dnů 6 dnů 6 dnů 5 dnů 4 dny 4 dny
Sekundární znečišťování nesmí být zaměňováno za sekundární prašnost, což je vnášení již usazeného nebo volně ležícího prachu zpět do ovzduší. Proto je lépe v oblasti ochrany ovzduší používat místo pojmu sekundární prašnost pojem povrchová prašnost. Literatura ke kapitole 1 Zákon č. 86/2002 Sb. o ochraně ovzduší Drkal, F. a kol.: Ekologie a ochrana životního prostředí (Kap. 2 – Ochrana ovzduší), Vydavatelství ČVUT, Praha, 1997. National Geographic Journal, září 2004
9
2 Zákon o ovzduší Legislativa v ochraně ovzduší vychází ze zákona č. 86/2002 Sb. o ochraně ovzduší a navazujících právních prováděcích předpisů (nařízení vlády a vyhlášky MŽP) č. 350/2002 Sb. až č. 358/2002Sb. a 553/2002 Sb. , zabývající se problematikou emisí, imisí a měření.Úplné znění zákona o ovzduší, ve kterém jsou zapracovány změny zákona v letech 2002 až 2005, vyšlo ve sbírce zákonů pod č. 472/2005 Sb. 2.1 Základní pojmy v ochraně ovzduší Vnější ovzduší – ovzduší v troposféře s výjimkou ovzduší na pracovištích a v uzavřených prostorách. Znečišťující látka – jakákoliv látka vnesená do vnějšího ovzduší nebo v něm druhotně vznikající, která má přímo a nebo může mít po fyzikální nebo chemické přeměně nebo po spolupůsobnosti s jinou látkou škodlivý vliv na život a zdraví lidí a zvířat, na životní prostředí, na klimatický systém Země nebo na hmotný majetek. V ochraně ovzduší je nutno rozlišovat pojmy - znečišťování a znečištění ovzduší, emise a imise. Znečišťování ovzduší (emise) - vnášení jedné nebo více znečišťujících látek do ovzduší v důsledku lidské činnosti, vyjádřené v jednotkách hmotnosti za jednotku času. Mírou znečišťování ovzduší je množství emisí. Jedná se tedy o činnost nebo děj. Emisní limit – nejvýše přípustné množství znečišťující látky nebo skupiny látek, vypouštěné do ovzduší ze zdroje znečišťování a vyjádřené jako: • hmotnostní koncentrace v odpadních plynech nebo • hmotnostní tok znečišťující látky za jednotku času nebo • hmotnost ZL vztažená na jednotku produkce nebo lidské činnosti. Emisní strop – nejvýše přípustná úhrnná emise ZL nebo skupiny ZL, vznikající v důsledku lidské činnosti, vyjádřená v hmotnostních jednotkách za rok ze všech zdrojů znečišťování na vymezeném území. Redukční cíl – procento, o které je nutno ve stanoveném termínu snížit emise ZL nebo skupiny ZL ze všech zdrojů umístěných na vymezeném území, případně z vymezené skupiny zdrojů, ve srovnání s rokem stanoveným jako referenční. Znečištění ovzduší znamená přítomnost těchto látek v ovzduší – imise - v takové míře a době trvání, že se projevuje jejich nepříznivý vliv na životní prostředí. Znečištění tedy označuje stav, který je důsledkem původního děje. Mírou znečištění je množství imisí jednotlivých látek v daném místě nebo oblasti v přízemní vrstvě atmosféry. Úroveň znečištění – hmotnostní koncentrace ZL v ovzduší nebo jejich depozice z ovzduší ne jednotku plachy zemského povrchu za jednotku času. Imise – znečištění ovzduší vyjádřené hmotnostní koncentrací ZL nebo stanovené skupiny látek. Mírou znečištění je množství imisí dané ZL. Imisní limit – hodnota nejvýše přípustné úrovně znečištění vyjádřená v jednotkách hmotnosti na jednotku objemu při normálních podmínkách (teplota, tlak) , tj. hmotnostní koncentrace ZL. Mez tolerance – procento imisního limitu, o které může být imisní limit překročen. Těkavá organická látka (VOC) – jakákoliv organická sloučenina nebo směs organických sloučenin, s výjimkou methanu, která při teplotě 20 °C má tlak par (parciální tlak) 0,01 kPa nebo větší nebo má odpovídající těkavost za konkrétních podmínek jejího použití a která 1
může v průběhu své přítomnosti v ovzduší reagovat za spolupůsobení slunečního záření s oxidy dusíku za vzniku fotochemických oxidantů (tvorba smogu). Nejlepší dostupná technika (BAT) – nejúčinnější a nejpokročilejší stupeň vývoje použitých technologií a způsobů jejich provozování, které jsou vyvinuty v měřítku umožňujícím jejich zavedení v příslušném hospodářském odvětví za ekonomicky a technicky přijatelných podmínek a zároveň jsou nejúčinnější v dosahování vysoké úrovně ochrany ŽP jako celku. Spojení mezi emisemi a imisemi obstarává zemská atmosféra. Ovzduším jsou znečišťující látky přenášeny (transportovány) od zdrojů k příjemcům, v ovzduší také dochází k jejich změnám na látky jiné, mnohdy nebezpečnější než původní látky. Obsah znečišťujících látek v ovzduší v přízemních vrstvách atmosféry je rozhodující pro míru jejich působení na příjemce. Následkem znečišťování ovzduší je tak působení znečišťujících látek na příjemce - člověka, faunu, flóru, vodu, půdu, stavby. Základní pojmy v oblasti ochrany klimatického systému Země Klimatický systém Země – veškerá atmosféra, hydrosféra, biosféra a jejich vzájemné působení. Změna klimatu – taková změna, která je vázána přímo nebo nepřímo na lidskou činnost měnící složení globální atmosféry a která je vedle přirozené proměnlivosti klimatu pozorována za srovnatelný časový úsek. Látky ovlivňující klimatický systém Země – CO2 (oxid uhličitý), CH4 (methan), N2O (oxid dusný), částečně a zcela fluorované uhlovodíky, fluorid sírový. Povinnosti právnických a fyzických osob (§3 zákona) • • •
• •
• •
Každý je povinen omezovat a předcházet znečišťování ovzduší a snižovat množství vypouštěných látek stanovených tímto zákonem a prováděcími předpisy. Veškerá paliva lze vyrábět, dovážet, prodávat a používat jen v souladu se zvláštními právními předpisy (Zákon o technických požadavcích na výrobky č. 22/97 Sb.). Výrobky s obsahem VOC včetně pohonných hmot lze vyrábět, dovážet, prodávat, označovat, přepravovat, přečerpávat, skladovat a používat jen v souladu s požadavky na jejich kvalitu a na způsoby nakládání s nimi dle právního předpisu (Vyhláška MŽP č. 355/2002 Sb.). Spalování látek ve zdrojích znečišťování ovzduší, které nejsou palivy určenými výrobci těchto zařízení, je zakázáno. V otevřených ohništích, zahradních krbech nebo otevřených grilovacích zařízeních lze spalovat jen dřevo, dřevěné uhlí, suché rostlinné materiály a plynná paliva určená výrobcem, přičemž uvedená paliva a materiály nesmějí být kontaminovány chemickými látkami. Orgán obce může svým nařízením stanovit podmínky pro spalování rostlinných materiálů, nebo jejich spalování zakázat, pokud zajistí jiný způsob pro jejich odstranění dle zvláštního právního předpisu (Zákon o odpadech č. 185/2001 Sb.) Při výstavbě nových a změně zvláště velkých stacionárních zdrojů nebo při jejich modernizaci jsou osoby oprávněné k podnikání povinny volit nejlepší dostupné techniky (BAT) v souladu s požadavky tohoto zákona a zvláštních právních předpisů. Je-li to technicky možné, musí být ZL ze zvláště velkého, velkého a středního zdroje odváděny do ovzduší definovaným způsobem, a to komínem, výduchem nebo výpustí ze
2
•
•
zařízení pro omezování emisí. Výška musí být vypočtena tak, aby bylo chráněno lidské zdraví a ŽP. Právnické a fyzické osoby jsou povinny, pokud je to pro ně technicky možné a ekonomicky přijatelné, u nových staveb a při rekonstrukcích využívat centrálních zdrojů tepla, případně alternativních zdrojů. Současně jsou povinny ověřit technickou a ekonomickou proveditelnost kombinované výroby tepla a energie. Provozovatelé zdrojů znečišťování jsou povinni na požádání orgánů ochrany ovzduší, nebo stanoví-li tak prováděcí předpis, poskytovat informace o těchto zdrojích, jejich technickém stavu a emisích vypouštěných z těchto zdrojů.
2.2 Kategorie a zařazování zdrojů znečišťování Základní dělení zdrojů znečišťování je na mobilní a stacionární. Mobilní zdroje jsou zařízení vybavená spalovacími motory znečišťující ovzduší a dělí se na: a) dopravní prostředky – silniční vozidla, drážní vozidla a zdroje, letadla, plavidla, b) nesilniční motorové zdroje – kompresory, stavební stroje a zařízení, zemědělské a lesnické stroje, vysokozdvižné vozíky a pojízdné zdvíhací plošiny, c) přenosná nářadí vybavená spalovacím motorem – sekačky, pily, sbíječky, …. Podmínky ochrany ovzduší před znešišťováním způsobeným mobilními zdroji upravují zvláštní předpisy, např. Zákon č. 56/2001 o podmínkách provozu na pozemních komunikacích. Stacionární zdroje jsou: • zařízení spalovacího nebo jiného technologického procesu, které znečišťuje nebo může znečišťovat ovzduší, dále • šachta, lom a jiná plocha s možností zapaření, hoření, úletu ZL, • plochy na kterých jsou prováděny činnosti, které způsobují nebo mohou způsobovat znečištění ovzduší, • sklady a skládky paliv, surovin, produktů, odpadů. Stacionární zdroje se podle míry vlivu na kvalitu ovzduší dělí na kategorie: 1) zvláště velké (ZV) 2) velké (V) 3) střední (S) 4) malé (M) Podle technického a technologického uspořádání se stacionární zdroje dělí na: 1) Zařízení spalovacích technologických procesů, ve kterých se oxidují paliva za účelem využití uvolněného tepla (spalovací zdroje). 2) Spalovny odpadů a zařízení schválená pro spoluspalování odpadu. 3) Ostatní zdroje Nejpočetnější zdroje znečišťování - spalovací zdroje - se podle tepelného příkonu nebo výkonu dělí do jednotlivých kategorií: • zvláště velké spalovací zdroje – zdroje o jmenovitém tepelném příkonu větším než 50 MW bez přihlédnutí k tepelnému výkonu, • velké spalovací zdroje – zdroje o jmenovitém tepelném výkonu vyšším než 5 MW do 50 MW, nespadající do předcházející kategorie, 3
• •
střední spalovací zdroje - zdroje o jmenovitém tepelném výkonu od 0,2 MW do 5 MW včetně, malé spalovací zdroje - zdroje o jmenovitém tepelném výkonu nižším než 0,2 MW.
Zásadní důležitost u spalovacích zdrojů má pravidlo uvedené v §4, čl.6 v zákonu č.86/2002 Sb.o ochraně ovzduší, které stanoví, že pro účely stanovení kategorie zdroje nebo emisních limitů se jmenovité tepelné příkony nebo výkony pro zdroje kategorií ZV, V a S téhož provozovatele sčítají, jestliže: • jsou zdroje umístěny ve stejné místnosti, stavbě nebo v pracovním celku; • spaliny jsou vypouštěny společným komínem bez ohledu na počet průduchů nebo by s ohledem na uspořádání a druh používaného paliva mohly být vypouštěny společným komínem. Obdobné pravidlo platí podle § 4, čl. 7 i pro malé spalovací zdroje, kde se pro účely stanovení kategorie zdroje sčítají tepelné výkony malých spalovacích zdrojů téhož provozovatele za předpokladu, že spaliny jsou nebo by mohly být vypouštěny společným komínem. Bližší informace o spalovacích zdrojích uvádí prováděcí předpis - Nařízení vlády č. 352/2002 Sb. Spalovny odpadů patří do kategorie zvláště velkých nebo velkých stacionárních zdrojů a dělí se na: a) spalovny nebezpečného odpadu, b) spalovny komunálního odpadu, c) spalovny jiného než nebezpečného a komunálního odpadu. Do kategorie zvláště velkých stacionárních zdrojů se zařazují spalovny: 1) podle písmena a), pokud jmenovitá provozní kapacita spalovaného odpadu je větší než 10 tun za den, 2) podle písmena b), pokud jmenovitá provozní kapacita spalovaného odpadu je větší než 3 tuny za hodinu, 3) podle písmena c), pokud jmenovitá provozní kapacita spalovaného odpadu je větší než 50 tun za den. Bližší informace o spalovacích zdrojích uvádí prováděcí předpis - Nařízení vlády č. 352/2002 Sb. Zařazení ostatních stacionárních zdrojů do jednotlivých kategorií podle technologie a velikosti zdroje stanoví Nařízení vlády č. 353/2002 Sb. Podle technologie existuje 6 tzv. kategorií vyjmenovaných zdrojů (Příloha č.1 k NV č. 353/2002 Sb.): • energetika (mimo spalovací zdroje přímo uvedené v zákoně o ovzduší), • průmyslová výroba a zpracování kovů, • zpracování nerostů a výroba nekovových minerálních produktů, • chemický průmysl, • nakládání s odpady a • ostatní zařízení. Každá kategorie se dále podle technologie člení na podkategorie, pro které jsou uvedeny sledované znečišťující látky a jejich emisní limity. U kategorizace zdrojů je současně uvedeno, zda se jedná o zvláště velké, velké, střední nebo malé zdroje znečišťování.
4
Kromě těchto kategorií ostatních stacionárních zdrojů existují i kategorie vyjmenovaných zemědělských zdrojů (Příloha č.2 k NV č. 353/2002 Sb.). Kategorizace zdrojů znečišťování emitujících těkavé organické látky z procesů aplikujících organická rozpouštědla a ze skladování a distribuce benzínu a jejich příslušné emisní limity jsou stanoveny ve vyhlášce MŽP č. 355/2002 Sb. 2.3 Přípustná úroveň znečišťování, emisní limity Přípustnou úroveň znečišťování určují: • hodnoty emisních limitů pro jednotlivé ZL nebo jejich stanovené skupiny, • přípustná tmavost kouře, • pachové číslo, přípustná míra obtěžování zápachem, • emisní stropy a redukční cíle pro jednotlivé ZL nebo stanovené skupiny látek. Emisní limity pro stacionární zdroje se člení na: a) Obecné emisní limity, které jsou stanoveny pro jednotlivé ZL nebo jejich stanovené skupiny (podle seznamu ZL). Obecné emisní limity jsou uvedeny u seznamu ZL v Příloze č. 1 k Vyhlášce MŽP č. 356/2002 Sb. b) Specifické emisní limity, které jsou stanoveny u jmenovitě uvedených stacionárních zdrojů podle příslušných prováděcích předpisů pro spalovací zdroje, spalování odpadů, ostatní zdroje, … . Emisní stropy a redukční cíle pro vybrané ZL nebo stanovené skupiny látek jsou stanoveny v národních programech snižování emisí ZL za účelem dosažení přípustné úrovně znečištění. V současné době se týká látek uvedených v Göteborském protokolu: SO2, NOx, VOC a NH3. 2.4 Přípustná úroveň znečištění Přípustnou úroveň znečištění určují hodnoty imisních limitů, meze tolerance a četnost překročení pro jednotlivé ZL. Imisní limit nesmí být překročen o více než mez tolerance a nad stanovenou četnost překročení. U troposférického ozónu je přípustná úroveň znečištění určena cílovými imisními limity a dlouhodobými imisními cíli. MŽP vypracovává národní programy snižování emisí těch ZL, pro které byly stanoveny emisní stropy nebo redukční cíle a lhůty k jejich dosažení s cílem zlepšení kvality ovzduší dosažením imisních limitů. Národní programy se vypracovávají i pro ZL, které nemají stanoveny emisní stropy a redukční cíle, ale dochází u nich k překračování imisních limitů. MŽP zajišťuje sledování kvality ovzduší na celém území ČR. Sledováním může pověřit jinou zřízenou právnickou osobu (ČHMÚ). Bližší podrobnosti v oblasti úrovně znečištění (imisí) uvádějí příslušné prováděcí předpisy. Tyto předpisy stanoví: • způsob sledování kvality ovzduší, metody měření (Nařízení vlády č. 350/2002 Sb.), • imisní limity, meze tolerance, přípustnou četnost překročení imisních limitů (Nařízení vlády č. 350/2002 Sb.), 5
• •
cílové imisní limity, dlouhodobé imisní cíle (Nařízení vlády č. 350/2002 Sb.), závazné emisní stropy, redukční cíle (Nařízení vlády č. 351/2002 Sb.).
2.5 Zvláštní ochrana ovzduší Oblast se zhoršenou kvalitou ovzduší – vymezená část území (zóna) nebo sídelní seskupení (aglomerace), kde je překročena hodnota jednoho nebo více imisních limitů nebo cílového imisního limitu pro ozón nebo hodnota jednoho nebo více imisních limitů zvýšená o příslušné meze tolerance. Vymezení oblastí a případné změny provádí MŽP 1 x za rok. Pro oblasti se zhoršenou kvalitou jsou orgány kraje a obce povinny vypracovat programy ke zlepšení kvality ovzduší pro ty ZL, u kterých jsou překračovány imisní limity a meze tolerance. Způsob posuzování a hodnocení kvality ovzduší, stanovení oblastí se zhoršenou kvalitou ovzduší, imisní limity pro území s ochranou ekosystému stanoví prováděcí předpis (Nařízení vlády č. 350/2002 sb.). Smogová situace – stav mimořádného znečištění ovzduší, kdy úroveň znečištění překročí zvláštní imisní limit (varovný limit). Zvláštní imisní limit je taková úroveň znečištění ovzduší, při jejímž překročení hrozí již při krátkodobé expozici riziko poškození lidského zdraví nebo poškození ekosystému (blíže Vyhláška č. 553/2002 Sb.) Vznik a ukončení smogové situace vyhlašuje MŽP nebo pověřená organizace. Současně se vznikem smogové situace se vyhlašuje regulační opatření k omezování emisí ze stacionárních zdrojů, které se na znečišťování rozhodujícím způsobem podílejí. Pro oblasti se zhoršenou kvalitou ovzduší prováděcí předpis (Vyhláška č. 553/2002 Sb.) stanoví smogový varovný a regulační systém („ústřední regulační řád“), způsob jeho provozování a seznam stacionárních zdrojů podléhajících regulaci. Orgány kraje a obce vypracovávají v oblastech se zhoršenou kvalitou své krajské a místní regulační řády, které nesmí být v rozporu s ústředním regulačním řádem a upravují vyhlašování a odvolávání regulačních opatření na svém území. Při vzniku smogové situace může orgán ochrany ovzduší: • nařídit provozovatelům stacionárních zdrojů omezení nebo zastavení provozu zdroje (dle příslušných regulačních řádů a ve své územní působnosti), • nařídit provozovatelům mobilních zdrojů omezení provozu nebo zákaz tyto zdroje používat. Regulační opatření, jejich změny a zrušení vyhlašuje MŽP nebo orgán kraje v televizním a rozhlasovém vysílání, v obci místními informačními prostředky. Další podrobnosti v této oblasti uvádí Vyhláška č. 553/2002 Sb., která stanoví: • hodnoty zvláštních imisních limitů a způsob jejich kontroly, • ústřední regulační řád a seznam stacionárních zdrojů podléhajících regulaci, • zásady pro vypracování krajských a místních regulačních řádů. 2.6 Zjišťování znečišťujících látek – základní pojmy U zvláště velkých, velkých nebo středních stacionárních zdrojů zjišťují provozovatelé emise ZL především měřením a v případech stanovených prováděcím předpisem (Vyhláška MŽP č. 356/2002 Sb.) výpočtem (např. se neměří SO2 u spalování plynných paliv). 6
Měření a vyhodnocování naměřených hodnot se provádí jednorázově v termínech stanovených prováděcím předpisem nebo nepřetržitě v průběhu roku (kontinuálním měřením). Pokud pro danou ZL nebo skupinu ZL není stanoven specifický emisní limit, je provozovatel povinen plnit obecný emisní limit. Na žádost provozovatele, z vlastního podnětu nebo na návrh inspekce (ČIŽP) orgán kraje vymezí rozhodnutím ZL nebo jejich skupiny k plnění obecných emisních limitů. Měření, jehož účelem je prokázat dodržování emisních limitů nebo ověření správnosti měření prováděných provozovatelem a měření imisí provádí autorizovaná osoba (laboratoř, měřicí skupina). Prováděcí právní předpisy stanoví: • rozsah a způsob měření u stacionárních zdrojů, včetně vyhodnocení (obecně Vyhláška MŽP č. 356/2002 Sb., dále např. u spalovacích zdrojů Nařízení vlády č. 352/2002 Sb.), • provádění kontinuálního měření včetně zaznamenávání a vyhodnocení (Vyhláška MŽP č. 356/2002 Sb.), • skupiny zdrojů, kde se zjišťují ZL výpočtem (Vyhláška MŽP č. 356/2002 Sb.), • postup výpočtu včetně emisních faktorů (Vyhláška MŽP č. 356/2002 Sb., Nařízení vlády č. 352/2002 Sb.), • měření účinnosti spalování u malých zdrojů (Nařízení vlády č. 352/2002 Sb.). 2.7 Povinnosti provozovatelů zvláště velkých, velkých a středních stacionárních zdrojů Mezi základní povinnosti provozovatelů zvláště velkých, velkých a středních stacionárních zdrojů patří (dle §11 zákona č. 86/2002 Sb.): • uvádět do provozu a provozovat stacionární zdroje v souladu s podmínkami ochrany ovzduší, které jsou uvedeny ve stanoviscích a povoleních orgánů ochrany ovzduší, • dodržovat emisní limity včetně stanovených lhůt k jejich plnění, • zjišťovat množství vypouštěných látek (měření jednorázová a kontinuální), • plnit pokyny orgánů ochrany ovzduší, • vést provozní evidenci, zpracovat souhrnnou evidenci z údajů provozní evidence a předávat ji příslušným orgánům ochrany ovzduší. Mezi základní povinnosti provozovatelů malých stacionárních zdrojů patří (podle § 12 zákona č. 86/2002 Sb.) například: • uvádět do provozu a provozovat stacionární zdroje jen v souladu s podmínkami pro provoz těchto zdrojů; • umožnit osobám pověřeným obcí a inspekci (ČIŽP) přístup ke stacionárnímu zdroji za účelem ověření kategorizace zdroje, zjištění množství vypouštění látek a kontroly jeho technického stavu; • zjišťovat prostřednictvím oprávněné osoby měření účinnosti spalování, měření množství vypouštěných látek a kontrolu spalinových cest u spalovacích zdrojů provozovaných při podnikatelské činnosti provozovatele nejméně 1x za 2 roky. Tuto povinnost plní provozovatelé: o u zdrojů spalujících tuhá paliva od jmenovitého tepelného výkonu 15 kW; o u zdrojů spalujících plynná a kapalná paliva od jmen. tepelného výkonu 11 kW.
7
Oprávněnou osobou je držitel živnostenského oprávnění v oboru kominictví. Umožnění přístupu a zajištění měření se netýká provozovatelů malých stacionárních zdrojů umístěných v rodinných domech, bytech a stavbách pro individuální rekreaci s výjimkou případů, kdy jsou provozovány výhradně pro podnikatelskou činnost. 2.8 Poplatky za znečišťování V legislativě ochrany ovzduší se uplatňuje princip ekonomické odpovědnosti za škody na životním prostředí, tj. provozovatelé zdrojů, i když dodržují stanovené emisní limity, platí poplatky za znečišťování - §19 zákona č. 86/2002 Sb. o ochraně ovzduší. Poplatky za zvláště velké, velké a střední stacionární zdroje se platí za znečišťující látky nebo skupiny látek, pro které má daný zdroj stanoven emisní limit. Poplatek se stanovuje za kalendářní rok podle skutečnosti za předcházející kalendářní rok a příslušné sazby (Kč/t). U ZV a V zdrojů o výši poplatku rozhoduje a poplatky vybírá a vede evidenci zdrojů a evidenci poplatků orgán kraje. U S zdrojů o výši poplatku rozhoduje orgán obce s rozšířenou pravomocí a poplatky vybírá Finanční úřad příslušný podle místa zdroje. Orgán obce s rozšířenou pravomocí vede i evidenci zdrojů a evidenci poplatků. Poplatky menší než 500 Kč se nevyměřují. Poplatky jsou zdrojem Státního fondu životního prostředí. Zpoplatněné látky a výše sazeb jsou stanoveny v Příloze č. 1 k zákonu o ochraně ovzduší. Mezi hlavní zpoplatněné znečišťující látky patří: • tuhé znečišťující látky (TZL), sazba 3000 Kč/t, • anorganické sloučeniny síry, vyjádřené jako SO2, sazba 1 000 Kč/t, • anorganické sloučeniny dusíku, vyjádřené jako NO2, sazba 800 Kč/t, • těkavé organické látky (VOC), mimo zvláště vyjmenované v následujících třídách I a II, sazba 2 000 Kč/t, • těžké kovy a jejich sloučeniny, vyjádřené jako kovy, sazba 20 000 Kč/t, • oxid uhelnatý CO, sazba 600 Kč/t, • amoniak a soli amonné, vyjádřené jako NH3, sazba 1 000 Kč/t, • polycyklické aromatické uhlovodíky (PAH), sazba 20 000 Kč/t, • methan CH4, sazba 1 000 Kč/t. Ostatní zpoplatněné látky jsou rozděleny do dvou tříd. Třídu I tvoří azbest, benzen a berylium a jeho sloučeniny. Jedná se o karcinogenní látky a sazba činí 20 000 Kč/t. Do třídy II patří: • fluor a jeho organické sloučeniny, vyjádřené jako F, • chlor a jeho organické sloučeniny, vyjádřené jako Cl, • brom a jeho organické sloučeniny, vyjádřené jako Br, • fluor a jeho anorganické sloučeniny, vyjádřené jako F, • chlor a jeho anorganické sloučeniny, vyjádřené jako Cl, • brom a jeho anorganické sloučeniny, vyjádřené jako Br, • sulfan H2S a • sirouhlík. Sazba za látky ve třídě II je 10 000 Kč/t.
8
2.9 Zpoplatnění malých zdrojů Roční výše poplatku pro malý stacionární zdroj vyměřují orgány obce pevnou částkou v rozmezí 1 000 až 40 000 Kč úměrně velikosti zdroje, době jeho provozu, druhu a spotřebě paliva – tab. 2-1. Tab. 2-1 Roční výše poplatků pro malý stacionární zdroj Palivo Jmenovitý tepelný výkon Topné oleje s obsahem síry od 0,1 do 0,2 % Topné oleje s obsahem síry do 1 % Jiná kapalná paliva a látky pokud tento zákon jejich spalování nezakazuje Černé uhlí Hnědé uhlí tříděné, palivo z hnědého uhlí Hnědé uhlí energetické, lignit Uhelné kaly, proplástky
Rozmezí sazeb (Kč/rok) nad 50 nad 100 do 100 kW včetně do 200 kW 1 000 až 1 500 1 500 až 2 000 1 500 až 2 500 2 500 až 3 000 6 000 až 8 000
8 000 až 12 000
1 500 až 2 000 2 500 až 4 000 4 000 až 6 000 10 000 až 20 000
2 000 až 3 000 4 000 – 5 000 6 000 až 10 000 20 000 až 40 000
Malé spalovací zdroje do jmenovitého tepelného výkonu 50 kW se nezpoplatňují. U malých spalovacích zdrojů o jmenovitém tepelném výkonu vyšším než 50 kW do 200 kW, která používají jako palivo koks, dřevo, zemní plyn nebo topný olej s obsahem síry do 0,1 %, není sazba poplatku stanovena. Literatura ke kapitole 2 Zákon č. 86/2002 Sb. o ochraně ovzduší Vyhláška předsedy vlády č. 472/2005 Sb. – úplné znění zákona 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 č. 353/2002 Sb., kterým se stanoví emisní limity a další podmínky provozování ostatních stacionárních zdrojů znečišťování ovzduší Nařízení vlády č. 350/2002 Sb., kterým se stanoví imisní limity a podmínky a způsob sledování, posuzování, hodnocení a řízení kvality ovzduší Vyhláška č, 553/2002 Sb., kterou se stanoví hodnoty zvláštních imisních limitů, ústřední regulační řád a způsob jeho provozování …
9
3 Legislativa v ochraně ovzduší se zaměřením na spalovací zdroje 3.1 Seznam znečišťujících látek a obecné emisní limity Definice znečišťující látky podle zákona č. 86/2002 Sb. o ochraně ovzduší byla uvedena v kapitole 2.1 Základní pojmy v ochraně ovzduší. Seznam znečišťujících látek a příslušné obecné emisní limity uvádí vyhláška MŽP č. 356/2002 Sb. v Příloze č.1. Znečišťující látky se dělí do 9 souborů. Soubor 1 jsou základní znečišťující látky. Tento soubor tvoří 7 znečišťujících látek nebo skupin ZL, které se mohou ještě dále dělit: • Skupinu 1.1 tvoří tuhé znečišťující látky (TZL), které se dále dělí na frakce PM10 a PM2,5. • Skupinu 1.2 tvoří anorganické kyslíkaté sloučeniny síry, vyjádřené jako SO2, • Skupinu 1.3 tvoří anorganické sloučeniny dusíku, vyjádřené jako NO2. • Látka 1.4 je oxid uhelnatý CO. • Skupinu 1.5 tvoří organické látky (OC), vyjádřené jako celkový organický uhlík (TOC), z nichž zvláště se sledují těkavé organické látky (VOC). • Skupinu 1.6 tvoří amoniak a soli amonné, vyjádřené jako amoniak NH3 . • Látka 1.7 je methan CH4. Skupinu (soubor) 2 jsou azbest a těžké kovy (TK) a jejich anorganické sloučeniny, vyjádřené jako kov. Soubor tvoří 18 různých látek, mezi které patří azbest (označení 2.1) a dále jednotlivé TK podle abecedy: antimon, arsen, berylium, cín, chrom, kadmium, kobalt, mangan, měď, nikl, olovo, rtuť, selen, telur, thalium, vanad a zinek. Skupiny 2.19 až 2.31 tvoří seskupení jednotlivých prvků podle určitých vlastností nebo prvky charakteristické pro určitou výrobní technologii. Např. skupinu 2.22 a 2.23 tvoří prvky typické pro výrobu skla, skupinu 2.27 a 2.28 tvoří prvky vznikající při spalování komunálního odpadu. Soubor 3 tvoří perzistentní organické látky (POP). Tyto látky se dělí do 4 skupin: • Skupinu 3.1 tvoří polychlorované dibenzodioxiny (PCDD) a dibenzofurany (PCDF), • Skupina 3.2 jsou polycyklické aromatické uhlovodíky (PAH), • Skupina 3.3 jsou polychlorované bifenyly (PCB) a • Skupinu 3.4 tvoří jiné chlorované perzistentní organické sloučeniny, např. trichlorbenzen . Do souboru 4 jsou zařazeny organické sloučeniny klasifikované jako karcinogeny, mutageny nebo jedy pro reprodukční proces, neuvedené v souborech 1 a 3. Soubor se skládá ze 16 látek, např. pod označením 4.16 je uveden vinylchlorid. Soubor 5 tvoří organické sloučeniny halogenované, neuvedené ve souborech 1 až 4. V souboru je uvedeno celkem 6 látek, z nichž např. pod označením 5.6 je uveden trichlorethylen. Soubor 6 jsou těkavé organické látky (VOC), neuvedené ve souborech 1 až 5. Je zde uvedeno 36 látek a 6 skupin látek. Např. pod označením 6.19 je uveden formaldehyd, 6.34 je styren, 6.35 je toluen, skupinu 6.41 tvoří alkeny.
10
Soubor 7 tvoří organické látky a jejich stanovené skupiny, neuvedené v předcházejících souborech 1 až 6. V souboru je celkem 28 látek nebo skupin látek. Např. podoznačením 7.11 je uveden fenol, 7.16 je naftalen, 7.26 je skupina organických sloučenin fluoru vyjádřená jako F, skupina 7.27 jsou organické sloučeniny chloru vyjádřené jako Cl. Do souboru 8 jsou zařazeny anorganické látky a jejich stanovené skupiny, neuvedené v předcházejících souborech 1 až 7. Soubor tvoří 14 látek a skupin, např. 8.8 je kyanovodík a a 8.9 sirovodík, skupinu 8.10 tvoří silné anorganické kyseliny (kromě HCl), vyjádřené jako H. Poslední soubor 9 tvoří pachové látky. Jak již bylo výše uvedeno, obecné emisní limity jsou stanoveny pro jednotlivé ZL nebo jejich stanovené skupiny (podle seznamu ZL). Jsou vyjádřeny ve formě hmotnostních koncentrací ZL ve vlhkém plynu a při normálních podmínkách a bývají vázány na určitý limitní hmotnostní tok ZL. Pro základní znečišťující látky platí obecné emisní limity dle následující tab. 3-1. Tab. 3-1 Obecné emisní limity základních znečišťujících látek Č. skupiny 1.1
Znečišťující látka nebo skupina látek tuhé znečišťující látky TZL
1.2
anorg. kysl. sloučeniny síry, vyjádřené jako SO2 anorg. kysl. sloučeniny dusíku, vyjádřené jako NO2 CO
1.3 1.4 1.5 1.6 1.7
organické látky jako TOC amoniak a soli amonné jako NH3 CH4
Hmotnostní tok M ≤ 2,5 kg/h > 2,5 kg/h > 20 kg/h
Hmotnostní koncentrace C (mg/m3) ≤ 200 ≤ 150 ≤ 200 mg/m3
> 10 kg/h
≤ 500 mg/m3
> 5 kg/h
≤ 800 mg/m3
není stanoven není stanoven součet všech > 500 g/h součet všech ≤ 50 mg/m3 není stanoven
není stanoven
U ostatních ZL nebo skupin ZL jsou obecné emisní limity stanoveny pro vybrané ZL nebo vybrané skupiny, v některých případech emisní limity nejsou stanoveny. U souboru 2 je např. uveden obecný emisní limit pro jednotlivé ZL azbest, arsen a berylium a z nejvíce sledovaných TK pro skupinu , zahrnující azbest, berylium, kadmium, rtuť a thalium. U souboru 3, zahrnující nejtoxičtější perzistentní organické polutanty, jsou pro porovnání se základními ZL, uvedeny obecné emisní limity v následující tab. 3-2. Tab. 3-2. Obecné emisní limity perzistentních organických polutantů Č. skupiny 3.1 3.2 3.3 3.4
Skupina ZL PCDD a PCDF PAH PCB Jiné chlorované POP
Emisní limit 0,1 ng TEQ /m3 0,2 mg/m3 0,2 mg TEQ /m3 0,2 mg/m3
11
Pozn: TEQ znamená, že se koncentrace příslušné látky přepočítává pomocí ekvivalentů toxicity na nejtoxičtější dioxin 2,3,7,8 TCDD U souboru 4 je obecný emisní limit stanoven pro 2-naftylamin a ostatní ZL jsou pro stanovení obecných emisních limitů zařazeny do dvou skupin. Příslušný obecný emisní limit je stanoven jako úhrnná hmotnostní koncentrace do skupiny zařazených ZL při překročení úhrnného hmotnostního toku ZL. Podobným způsobem jsou zařazeny ZL nebo skupiny ZL u souborů 5 – 8 do větších skupin, charakteristických pro určité výrobní technologie a příslušný obecný emisní limit je stanoven jako úhrnná hmotnostní koncentrace zařazených ZL nebo skupin ZL při překročení úhrnného hmotnostního toku ZL. 3.2 Legislativa v oblasti spalovacích zdrojů Legislativu v ochraně ovzduší v oblasti stacionárních spalovacích zdrojů upravuje Nařízení vlády č. 352/2002 Sb. Tento prováděcí předpis stanovuje specifické emisní limity a další podmínky provozování stacionárních spalovacích zdrojů. Základní pojmy Spalování – technologický proces, při němž je oxidováno palivo za účelem získávání tepla. Spoluspalování paliva – proces, při němž je v zařízení spalováno současně nebo střídavě více druhů paliva. Palivo – tuhý, kapalný nebo plynný hořlavý materiál určený ke spalování ve zdrojích znečišťování za účelem získání jeho energetického obsahu a splňující požadavky stanovené Vyhláškou MŽP č. 357/2002 Sb. U zvláště velkých spalovacích zdrojů se pro účely stanovení specifických emisních limitů tyto zdroje dále dělí podle stáří zdroje na: • stávající zvláště velký zdroj – zdroj, u něhož stavební povolení u prvního objektu zdroje bylo vydáno do 1.7.1987, • nový zvláště velký zdroj – zdroj, u něhož stavební povolení u prvního objektu zdroje bylo vydáno v období od 1.7.1987 do 31.12.2002, • budoucí nový zvláště velký zdroj – zdroj, u něhož stavební povolení je vydáno po 1.1.2003 nebo zdroj byl uveden do provozu po 27.11.2003. Stupeň odsíření – poměr hmotnost síry odloučené v místě zařízení v daném časovém úseku k hmotnosti síry obsažené v palivu, které bylo do zařízení přivedeno a ve stejném časovém úseku spáleno. 3.3 Emisní limity pro zvláště velké spalovací zdroje pro SO2, NOx a TZL a CO Specifické emisní limity pro SO2, NOx a TZL jsou uvedeny v Příloze č. 1 NV č. 352/2002 Sb. postupně podle uvedených ZL, druhu paliva a stáří zdroje. Emisní limity jsou vyjádřeny ve formě hmotnostních koncentrací ZL, vztažených na suchý plyn, normální podmínky a určitý referenční obsah kyslíku.
12
Emisní limity pro zvláště velké spalovací zdroje pro SO2 V následujících tab. 3-3 až 3-5 jsou uvedeny emisní limity pro SO2 při spalování tuhých paliv. Referenční obsah O2 je 6 %. Tab. 3-3 Emisní limity pro SO2 (mg/m3) u stávajících zvláště velkých zdrojů Jmenovitý tepelný výkon (MW) 50 - 300 ≤ 50 >300 Fluidní topeniště 800 500 500 Ostatní topeniště 2500 1700 500 Poznámka: tyto hodnoty odpovídají emisním limitům zdrojů dle předcházející právní úpravy v ochraně ovzduší (Zákon o ovzduší č. 309/1991 Sb.) Tab. 3-4 Emisní limity pro SO2 (mg/m3) u nových zvláště velkých zdrojů Jmenovitý tepelný příkon (MW) 50 - 100 100 - 500 >500 Všechna topeniště 2000 2000 – 400* 400 *) lineární pokles emisního limitu (EL) dle vztahu: EL = 2400 – 4 P, kde P(MW) je tepelný příkon zdroje Tab.3-5 Emisní limity pro SO2 (mg/m3) u budoucích nových zvláště velkých zdrojů Jmenovitý tepelný příkon (MW) Biomasa Ostatní tuhá paliva
50 - 100 200 850
100 - 300 200 200
>300 200 200
Z hodnot emisních limitů je zřejmé podstatné zpřísnění limitů u budoucích nových zdrojů. V následujících tab.3-6 až 3-8 uvedeny emisní limity pro SO2 při spalování kapalných paliv. Referenční obsah O2 je 3 %. Tab. 3-6 Emisní limity pro SO2 (mg/m3) u stávajících zvláště velkých zdrojů Jmenovitý tepelný výkon (MW) Emisní limit pro SO2 (mg/m3)
≤ 50 Není stanoven
50 - 300 1700
>300 500
Tab. 3-7 Emisní limity pro SO2 (mg/m3) u nových zvláště velkých zdrojů Jmenovitý tepelný příkon (MW) 50 - 300 300 - 500 >500 3 * Emisní limit pro SO2 (mg/m ) 1700 1700 – 400 400 *) lineární pokles emisního limitu (EL) dle vztahu: EL = 3650 – 6,5 P, kde P(MW) je tepelný příkon zdroje Tab. 3-8 Emisní limity pro SO2 (mg/m3) u budoucích nových zvláště velkých zdrojů Jmenovitý tepelný příkon (MW) 50 - 100 100 - 300 >300 Emisní limit pro SO2 (mg/m3) 850 400 – 200* 200 *) lineární pokles emisního limitu (EL) dle vztahu: EL = 500 – P, kde P(MW) je tepelný příkon zdroje
13
U plynných paliv je emisní limit pro SO2 u plynných paliv z veřejných distribučních sítí (zemní plyn) u všech zvláště velkých zdrojů jednotný, roven 35 mg/m3. Referenční obsah O2 je podobně jako u kapalných paliv roven 3 %. Při použití zkapalněného plynu (P-B) je emisní limit pouze 5 mg/m3. Předpis stanovuje i emisní limity pro technologické plyny, jako např. koksárenský, vysokopecní a konvektorový plyn. Podle stáří zdroje a druhu plynu se emisní limity pohybují v rozmezí 900 – 200 mg/m3. Emisní limity pro zvláště velké spalovací zdroje pro NOx Emisní limity pro NOx (NO a NO2) jsou vyjádřeny pro NO2 . V praxi to znamená, že koncentrace vyskytujícího se NO se pomocí molárních hmotností přepočítá na koncentraci NO2 . Referenční obsah O2 ve spalinách je stejný jako u SO2. Emisní limity pro NOx jsou uvedeny v následujících tab. 3-9 až tab. 3-11. Tab. 3-9 Emisní limity pro NOx (mg/m3) u stávajících zvláště velkých zdrojů Typ topeniště, druh paliva Fluidní topeniště Tuhá paliva Výtavné topeniště Ostatní topeniště Kapalná paliva Plynná paliva Plynná paliva – při spalování propanu, butanu nebo jejich směsí
Emisní limit pro NOx (mg/m3) 400 1100 650 450 200 300
Tab.3-10 Emisní limity pro NOx (mg/m3) u nových zvláště velkých zdrojů Druh paliva Tuhá paliva
Tepelný příkon (MW) 50 - 500 > 500 Tuhá paliva 50 - 500 od 1.1.2016 > 500 Kapalná paliva 50 - 500 > 500 Plynná paliva 50 - 500 > 500
Emisní limit pro NOx (mg/m3) 600 500 600 200 450 400 300 200
Tab. 3-11 Emisní limity pro NOx (mg/m3) u budoucích nových zvláště velkých zdrojů Jmenovitý tepelný příkon (MW) Tuhá Biomasa paliva Obecně Kapalná paliva Plynná Zemní plyn paliva Jiné plyny
50 - 100 400 400 400 150 200
14
100 - 300 300 200 200 150 200
> 300 200 200 200 100 200
Emisní limity pro zvláště velké spalovací zdroje pro tuhé znečišťující látky (TZL) Podle stáří zdroje jsou emisní limity uvedeny v následujících tab. 3-12 až tab. 3-14. Tab. 3-12 Emisní limity pro TZL(mg/m3) u stávajících zvláště velkých zdrojů Druh paliva Tuhá paliva Kapalná paliva Plynná paliva
Tepelný příkon (MW) ≥ 50 Všechna zařízení Všechna zařízení
Emisní limit pro TZL (mg/m3) 100 50 50
Tab. 3-13 Emisní limity pro TZL(mg/m3) u nových zvláště velkých zdrojů Druh paliva Tuhá paliva Kapalná paliva
Tepelný příkon (MW) ≥ 500 < 500 Všechna zařízení
obecně Plynná paliva vysokopecní plyn Všechna zařízení plyny z výroby oceli Koksárenský plyn
Emisní limit pro TZL (mg/m3) 50 100 50 5 10 50 50
Tab.3-14 Emisní limity pro TZL(mg/m3) u budoucích nových zvláště velkých zdrojů Druh paliva Tuhá paliva Kapalná paliva
Tepelný příkon (MW) 50 - 100 > 100 50 - 100 > 100
obecně Plynná paliva vysokopecní plyn Všechna zařízení plyny z výroby oceli
Emisní limit pro TZL (mg/m3) 50 30 50 30 5 10 30
Emisní limity pro zvláště velké spalovací zdroje pro CO Tyto specifické emisní limity jsou uvedeny v Příloze č. 2 NV č. 352/2002 Sb. a obdobně jako u předcházejících ZL jsou vyjádřeny ve formě hmotnostních koncentrací ZL, vztažených na suchý plyn, normální podmínky a určitý referenční obsah kyslíku, bez ohledu na stáří zdroje (datum vydání stavebního povolení). Emisní limity jsou uvedeny v tab. 3-15. Tab. 3-15 Emisní limity pro CO (mg/m3) u zvláště velkých zdrojů Druh paliva Tuhá paliva Tuhá paliva – fluidní kotle Kapalná paliva Plynná paliva obecně
Jmenovitý tepelný příkon (MW) ≥ 50 < 50* > 50 > 50 > 50 15
Emisní limit (mg/m3) 250 400 250 175 100
Referenční obsah O2 (%) 6 6 6 3 3
*) emisní limity se vztahují k tepelným příkonům jednotlivých zařízení, která mohou mít jmenovitý tepelný příkon menší než limitní hodnota 50 MW 3.4 Rozsah sledovaných znečišťujících látek u ZV spalovacích zdrojů a způsob jejich zjišťování, požadovaný stupeň odsíření U zvláště velkých spalovacích zdrojů se měřením zjišťují emise: a) TZL, SO2, NOx jako NO2, CO, b) plynné anorganické sloučeniny chloru, vyjádřené jako HCl, plynné anorganické sloučeniny fluoru, vyjádřené jako HF, c) další látky dle Vyhlášky MŽP č. 356/2002 Sb. Zjišťování znečišťujících látek u ZV spalovacích zdrojů • • • • •
U zdrojů s jmenovitým výkonem 150 MW a vyšším se látky skupiny a) zjišťují kontinuálním měřením. U zdrojů s jmenovitým příkonem nižším než 100 MW se látky skupiny a) zjišťují jednorázovým měřením 2 x za kalendářní rok. TZL se neměří, pokud se spaluje výlučně zemní plyn. SO2 se neměří, pokud se spaluje plynné nebo kapalné palivo a dodavatel paliva zaručuje stálý obsah síry v palivu na takové úrovni, že není překročen emisní limit. Potom se ke stanovení emisí použije hodnot emisních faktorů. Emise ZL dle b) se zjišťují jednorázovým měřením po prvním uvedení do chodu, po záměně paliva nebo suroviny, po významném zásahu do konstrukce nebo vybavení zdroje a dále 1 x za 3 roky.
Požadovaný stupeň odsíření u ZV spalovacích zdrojů V případech, kde není možno vhledem k vlastnostem paliva splnit emisní limity pro SO2, musí zdroje plnit alespoň stupně odsíření, uvedené v následujících tabulkách. Tab. 3-16 Minimální stupeň odsíření u nových zvláště velkých spalovacích zdrojů Jmenovitý tepelný (MW) ≤ 100 > 100 až do 300 včetně > 300 až do 500 včetně > 500
příkon Stupeň odsíření (%) 60 75 90 94
Tab. 3-17 Minimální stupeň odsíření u budoucích nových zvláště velkých spalovacích zdrojů Jmenovitý tepelný příkon (MW) ≤ 300 > 300
Stupeň odsíření (%) 92 95
Požadované stupně odsíření se vztahují na střední hodnoty za každý kalendářní měsíc, všechny měsíční průměry musí vyhovovat.
16
3.5 Emisní limity pro velké a střední spalovací zdroje Emisní limity pro velké a střední spalovací zdroje jsou stanoveny pro SO2, NOx, CO, organické látky a TZL v závislosti na druhu paliva a jmenovitém tepelném výkonu. Emisní limity jako hmotnostní koncentrace znečišťující látky jsou vztaženy na suchý plyn, normální podmínky (101,325 kPa, 0 °C) a referenční objemový obsah O2 ve spalinách v (%). V následujících tab. 3-18 až 3-22 jsou uvedeny emisní limity pro V a S zdroje podle druhu paliva a pro fluidní kotle. Tab. 3-18 Tuhá paliva – spalovací zařízení s granulačním, výtavným a roštovým ohništěm Jmenovitý tepelný výkon Pt (MW) Pt ≥ 0,2
Emisní limit (mg/m3) NOx jako TZL SO2 NO2 650 1 1001) 250 -
0,2 ≤ Pt ≤ 1 1 < Pt ≤ 5 0,2 ≤ Pt ≤ 5 Pt ≥ 0,2, ale jmenovitý tepelný příkon < 50 MW Pt > 5, ale jmenovitý 150 tepelný příkon < 50 MW Odkazy: 1) pro výtavná ohniště
650 650 -
Ref. obsah Org. látky O2 (%) jako ΣC nestan. 6 nestan. 6 nestan. 6 nestan. 6 nestan. 6
CO
2 500
-
-
nestan.
6
-
-
400
nestan.
6
Tab. 3-19 Spalovací zařízení spalující dřevo1) nebo biomasu Jmenovitý tepelný výkon Pt (MW)
Emisní limit (mg/m3) NOx jako CO TZL SO2 NO2
Ref. obsah Org. látky O2 (%) jako ΣC 11 502)
Pt ≥ 0,2, ale jmenovitý 250 2 500 650 650 tepelný příkon < 50 MW Odkazy: 1) rovněž tak nekontaminovaný dřevní odpad, kůru a podobné rostlinné látky, 2) emisní limit platí pro tepelný výkon Pt > 1 MW. Tab. 3-20 Spalovací zařízení spalující kapalná paliva Jmenovitý tepelný výkon Pt (MW)
TZL
Emisní limit (mg/m3) SO2 NOx jako CO NO2 1700 450 175
Org. látky jako ΣC nestan.
500
nestan.
100 Pt ≥ 0,2, ale jmenovitý tepelný příkon < 50 MW 1) 0,2 ≤ Pt ≤ 5 Odkazy: 1) obsah síry v palivu max. 1 % hmot.
17
-
Ref. obsah O2 (%) 3 3
Tab. 3-21 Spalovací zařízení spalující plynná paliva Jmenovitý tepelný výkon Pt (MW)
TZL 1)
Emisní limit (mg/m3) SO2 NOx jako CO NO2 352) 200 100 3004) 9003)
Ref. obsah Org. látky O2 (%) jako ΣC nestan. 3
50 Pt ≥ 0,2, ale jmenovitý tepelný příkon < 50 MW Odkazy: 1) pro plynná paliva z neveřejných distribučních sítí (vyčištěný koksárenský nebo vysokopecní plyn, bioplyn, propan či butan nebo jejich směsi, plyn z rafinerií) 2) pro plynná paliva z veřejných distribučních sítí 3) pro plynná paliva mimo paliva z veřejných distribučních sítí a koksárenský plyn 4) při spalování propanu či butanu nebo jejich směsí Tab. 3-22 Fluidní kotle spalující fosilní paliva Jmenovitý tepelný výkon Pt (MW)
TZL
Emisní limit (mg/m3) NOx jako CO SO2 NO2
Org. látky jako ΣC nestan.
Ref. obsah O2 (%)
100 800 400 250 6 Pt ≥ 5, ale jmenovitý 1) 75 % tepelný příkon < 50 MW nestan. 6 Pt < 5 MW2) Odkazy: 1) nelze-li při spalování tuzemského paliva dosáhnout emisního limitu při únosném přídavku aditiva, musí být koncentrace snížena alespoň na 25 % původní hodnoty 2) emisní limity fluidních kotlů se jmenovitým tepelným výkonem nižším než 5 MW jsou stejné jako emisní limity klasických kotlů v závislosti na druhu spalovaného paliva 3.6 Zjišťování znečišťujících látek u velkých a středních zdrojů spalovacích zdrojů • •
• •
•
Dodržování emisních limitů u velkých a středních zdrojů se kontroluje jednorázovým měřením. Hodnoty emisních limitů, uvedené v předcházejících tabulkách, se považují za splněné, pokud: • střední hodnota ze všech jednotlivých měření je menší nebo rovna emisnímu limitu, • každá hodnota zjištěné koncentrace u jednotlivého měření je menší než 1,2 násobek EL. U velkých zdrojů se jednorázovým měřením zjišťují emise TZL, SO2, CO, NOx a O2 1 x za kalendářní rok, dále po každé záměně paliva, po významném a trvalém zásahu do konstrukce nebo vybavení zdroje. U středních zdrojů se jednorázovým měřením zjišťují emise TZL, SO2, CO, NOx a O2 1 x za 3 kalendářní roky, dále po každé záměně paliva, po významném a trvalém zásahu do konstrukce nebo vybavení zdroje a to u zdrojů o jmenovitém tepelném výkonu ≥.1 MW spalující tuhá, kapalná nebo plynná paliva a 1 x za 5 kalendářních roků u středních zdrojů do jmenovitého tepelného výkonu 1 MW. U velkých a středních zdrojů se neměří TZL, pokud se spaluje výlučně plynné palivo, dále se neměří SO2, pokud se spaluje plynné nebo kapalné palivo s garantovaným obsahem síry, který zaručuje splnění EL. 18
• • •
V případech, kde se ZL neměří, se pro stanovení jejich množství použijí emisní faktory (Příloha č. 5 k NV č. 352/2002 Sb.). Pokud nejsou u zdroje stanoveny EL pro organické látky (jsou stanoveny pouze pro spalování dřeva a biomasy – Tabulka 20), zjišťují provozovatelé množství emisí výpočtem pomocí emisních faktorů. Jednorázové měření lze nahradit měřením kontinuálním.
3.7 Emisní faktory při spalování paliv Emisní faktor je střední měrná výrobní emise dané znečišťující látky typická pro určitou skupinu zdrojů a představuje poměr hmotnosti do ovzduší přecházející znečišťující látky ke vztažné veličině, kterou u spalovacích zdrojů je hmotnost paliva u tuhých a kapalných paliv nebo objem paliva u plynných paliv. Emisní faktory se stanovují buď měřením na zdrojích daného typu nebo výpočtem v případech, kde lze aplikovat tzv. bilanční metodu. Typickým případem aplikace bilanční metody je stanovení emisních faktorů TZL a SO2 při spalování tuhých paliv, kde výchozí veličinou je obsah popela, resp. obsah síry v původním palivu. Hodnoty emisních faktorů u spalovacích zdrojů jsou podle druhu paliva a druhu topeniště uvedeny v Příloze č. 5 NV č. 352/2002 Sb. a zde jsou uvedeny v tab. 3-23 až tab. 3-25. Tab. 3-23 Emisní faktory při spalování tuhých paliv Druh paliva
Druh topeniště
všechna tuhá p. mimo černé uhlí a koks černé uhlí a koks hnědé uhlí, proplástek, lignit, brikety černé uhlí tříděné a prachové, jiná tuhá paliva všechna tuhá paliva mimo černé uhlí a koks
pevný rošt
pásový rošt
Tepelný Emisní faktor (kg/t spáleného paliva) výkon TZL SO2 NOx CO Org. látky kotle ( jako Σ C) jakýkoliv 1,0.Ap 19,0.Sp 3,0 45,0 8,90 jakýkoliv ≤ 3 MW > 3 MW ≤ 3 MW > 3 MW jakýkoliv
1,0.Ap 1,9.Ap 1,9.Ap 1,7.Ap 1,7.Ap 5,0.Ap
19,0.Sp 19,0.Sp 19,0.Sp 19,0.Sp 19,0.Sp 19,0.Sp
pásový rošt s pohazovačem pohyblivý rošt 3,5.Ap 19,0.Sp granulační 8,5.Ap 19,0.Sp výtavné 5,5.Ap 19,0.Sp cyklonové 1,5.Ap 19,0.Sp černé uhlí a koks pásový rošt s jakýkoliv 5,0.Ap 19,0.Sp pohazovačem pohyblivý rošt 3,5.Ap 19,0.Sp granulační 8,5.Ap 19,0.Sp tavicí 5,5.Ap 19,0.Sp cyklonové 1,5.Ap 19,0.Sp dřevo jakékoliv 1,0 ≤ 3 MW 12,5 1,5 > 3 MW 15,0 Pozn: Ap a Sp značí obsah popela a síry v původním palivu (%)
19
1,5 3,0 3,0 3,0 7,5 3,0
45,0 5,0 1,0 5,0 1,0 1,0
8,90 1,29 0,43 1,29 0,43 0,40
3,0 6,0 15,0 27,5 7,5
1,0 0,5 0,5 1,0 1,0
0,40 0,14 0,14 0,40 0,42
7,5 9,0 15,0 27,5 3,0 3,0
1,0 0,5 0,5 0,5 1,0 1,0
0,40 0,14 0,14 0,40 0,89 0,89
Tab. 3-24 Emisní faktory při spalování kapalných paliv Druh paliva
Druh topeniště Tepelný výkon kotle jakékoliv ≤ 100 MW > 100 MW jakékoliv jakýkoliv jakékoliv jakýkoliv jakékoliv ≤ 3 MW
Emisní faktor (kg/t spáleného paliva) TZL SO2 NOx CO Org. látky ( jako Σ C) těžký a střední 2,91 20.S 10,0 0,53 0,29 topný olej 1,06 20.S 13,4 0,42 0,20 lehký topný olej 2,13 20.S 10,0 0,59 0,34 nafta a pod. paliva 1,42 20.S 5,0 0,71 0,34 propan a butan 0,45 0,02.S 2,4 0,46 0,09 (0,004) 0,42 0,02.S 2,8 0,37 0,04 > 3 MW (0,004) Pozn: S značí obsah síry v původním vzorku paliva v (g.kg-1) u propan-butanu a v (% hmot.) u ostatních kapalných paliv. Pokud není znám obsah síry S, používají se hodnoty v závorkách. Tab. 3-25 Emisní faktory při spalování plynných paliv (výběr) Emisní faktor (kg/106 m3 spáleného paliva) TZL SO2 NOx CO Org. látky ( jako Σ C) 20 2,0.S 1600 320 64 ≤ 0,2 MW (9,6) 20 2,0.S 1920 320 64 > 0,2 MW až do (9,6) 5 MW včetně zemní plyn jakékoliv 20 2,0.S 3300 270 24 > 5 MW až do (9,6) 50 MW včetně 20 2,0.S 4200 270 24 > 50 MW až do (9,6) 100 MW včetně 20 2,0.S 5000 270 8 > 100 MW (9,6) Pozn: S značí obsah síry v původním vzorku paliva v (mg.m-3) . Pokud není znám obsah síry S, používají se hodnoty v závorkách. Druh paliva
Druh topeniště
Tepelný výkon kotle
Literatura ke kapitole 3 Vyhláška MŽP č. 356/2002 Sb., kterou se stanoví seznam znečišťujících látek, obecné emisní limity, způsob předávání zpráv a informací, zjišťování množství vypouštěných znečišťujících látek, …. Nařízení vlády č. 352/2002 Sb., kterým se stanoví emisní limity a další podmínky provozování spalovacích stacionárních zdrojů znečišťování ovzduší Vyhláška MŽP č. 357/2002 Sb., kterou se stanoví požadavky na kvalitu paliv z hlediska ochrany ovzduší
20
4 Stanovení množství emisí ze zdrojů Nejpřesnějším způsobem stanovení množství znečišťující látky vypouštěné ze zdroje znečišťování do ovzduší je měření. V některých případech, zmíněných již např. v části 3.6, lze množství emisí ZL stanovit výpočtem. Výpočet vychází z bilance technologického procesu nebo z emisních faktorů, jejichž stanovení je založeno buď na materiálové bilanci ZL nebo jako výsledek měření na zdrojích podobného typu. 4.1 Základní emisní veličiny .
Hmotnostní tok emisí M Cílem měření nebo výpočtů je stanovení skutečného množství úletu znečišťující látky ze .
.
zdroje – množství emisí M . Množství emisí lze definovat buď přímo hmotnostně M (kg/s, .
kg/h) nebo u plynných látek i objemově V (m3/s, m3/h) a na hmotnostní tok přepočítat pomocí příslušné hustoty znečišťující látky ρ (kg/m3). Hmotnostní koncentrace znečišťující látky C Hmotnostní koncentrace znečišťující látky C představuje hmotnost ZL vztaženou na jednotku objemu nosného plynu (g/m3, mg/m3, µ/m3). U nosného plynu je nutno definovat stavové podmínky plynu – teplota, tlak (normální, skutečné), dále zda se jedná o plyn suchý nebo vlhký a ve většině případů (spalovací procesy) i koncentraci (objemový podíl) referenčního plynu, zpravidla O2. Hmotnostní koncentrace emitované látky je technickým kritériem a svou hodnotou informuje o stupni vyčištění ZL, zda byly nebo nebyly využity technické možnosti daného zařízení jako celku, tj. vlastní technologie i odlučovacího zařízení. Uvedené koncentrační kritérium se nejčastěji používá při vyjádření emisních limitů. Měrná výrobní emise a emisní faktory Měrná výrobní emise je poměr hmotnosti emitované ZL k hmotnosti produkce nebo spotřebě paliva (u spalovacích zdrojů) nebo k jiné charakteristické jednotce dané technologie, vyjádřené v jednotkách např. (kg/t), (kg/kWh), (kg/GJ). Při stanovení měrné výrobní emise je proto nutno kromě údajů o množství emitované ZL sledovat i údaje o vlastní technologii (produkce, výkon, stav odlučovače, aj.) Emisní faktor je střední měrná výrobní emise pro určitou skupinu zdrojů. Měrná územní emise Pro účely územního hodnocení znečištění se definuje měrná územní emise jako poměr roční emise ze zdrojů, vztažená na jednotku území (t/km2, rok). Měrná emise na obyvatele Měrná emise na obyvatele je poměr roční emise ze zdrojů na území, vztažená na počet obyvatel žijících na daném území (kg/obyv, rok). Tento parametr slouží pro hodnocení emisní zátěže na obyvatelstvo. Smyslová kritéria Vyjadřují relativní subjektivní hodnocení o emisích. Mezi nejznámější kritérium patří optické kritérium – vyjádření tmavosti kouřové vlečky pomocí Ringelmanovy stupnice. 1
4.2 Emisní vztahy a přepočet koncentrací .
Pro hmotnostní tok emisí M (kg/s, kg/h) platí .
.
M = C. V
(4.1) .
kde C je hmotnostní koncentrace ZL (kg/m3) a V (m3/s, m3/h) příslušný objemový průtok nosného plynu za daného stavu. .
.
Pokud je např. zvykem vyjadřovat M v (kg/h), V v (m3/h) a koncentraci znečišťující látky C v (mg/m3), potom bilanční vztah (4.1) přejde v .
.
M = C . V .10 − 6
(4.2) kde hodnota 10 je přepočítávací konstanta k (kg/mg) mezi nekoherentními jednotkami vyjádření hmotnosti. -6
.
Pro množství emisí (hmotnostní tok) M s vyjádřením funkce odlučovacího zařízení lze psát . ⎛ O ⎞ . M = CT ⎜1 − c ⎟. V ⎝ 100 ⎠
(4.3)
kde CT značí koncentraci ZL za technologií (před odlučovačem) a Oc (%) celkovou odlučivost odlučovacího zařízení. Pro výslednou koncentraci zdroje C pak platí
⎛ O ⎞ C = CT ⎜1 − c ⎟ ⎝ 100 ⎠
(4.4)
kde tato koncentrace vyjadřuje výslednou technickou úroveň minimalizace úletu, danou jak funkcí výrobní technologie – koncentrací CT , tak odlučovacího zařízení – celkovým průnikem znečišťujících látek odlučovačem (1 – Oc/100) . .
Při měření znečišťujících látek je nutno kromě stanovení hmotnostního toku emisí M (kg/s, kg/h) pro účely zpoplatnění emisí stanovit i vlastní hmotnostní koncentraci znečišťující látky C (mg/m3), kterou je nutno porovnat s příslušným. emisním limitem. Již bylo uvedeno, že emisní limity jsou obecné a specifické a oba se liší ve formě vyjádření stavu nosného plynu. Specifické emisní limity jsou vyjádřeny pro suchý plyn, normální podmínky a zpravidla referenční obsah O2, obecné emisní limity jsou vztaženy na vlhký plyn a normální podmínky. Přepočet koncentrací na vztažné (referenční) podmínky Podle stavu plynu lze koncentraci znečišťující látky, např. v (mg/m3), obecně vyjádřit jako: C - za skutečného stavu plynu (teplota T (K), tlak p (Pa), vlhký plyn), CN - ve vlhkém plynu za normálních podmínek (TN = 273,15 K, pN = 101 325 Pa), Cs,N - v suchém plynu za normálních podmínek, Cs,NR - v suchém plynu za normálních podmínek, přepočtená na referenční obsah kyslíku. Přepočet koncentrací vychází z bilanční rovnice znečišťující látky (4.1), kterou můžeme podle stavu plynu rozšířit do tvaru .
.
.
.
M = C . V = C N .VN = C s , N .Vs , N = C s , N .Vs , N R
kde jednotlivé objemové průtoky plynu značí: 2
R
(4.5)
V - objemový průtok za skutečných podmínek, VN - objemový průtok vlhkých spalin za normálních podmínek, Vs,N - objemový průtok suchých spalin za normálních podmínek, Vs,NR - objemový průtok suchých spalin za normálních podmínek při referenčním obsahu O2 ve spalinách. Přepočet C na CN Pro nosný plyn platí bilanční rovnice .
V . ρ = VN . ρ N
(4.6)
kde jednotlivé hustoty plynu (spalin) jsou podobně jako objemové průtoky vztaženy na příslušný stav plynu, tj. ρ - skutečný stav, ρN - vlhký plyn a normální podmínky. Z rovnice (4.6) pro nosný plyn vyplývá vztah mezi V a VN
VN = V
ρ ρN
(4.7)
a s uvažováním stavové rovnice pro nosný plyn lze rovnici (4.7) vyjádřit jako
VN = V
p TN pN T
(4.8)
Z bilanční rovnice znečišťující látky (4.1) potom s použitím vztahů (4.7) a (4.8) plyne
CN = C
p T ρ V =C N =C N VN ρ p TN
(4.9)
Přepočet CN na C s,N U nosného plynu lze mezi objemovým průtokem vlhkých spalin za normálních podmínek VN a objemovým průtokem suchých spalin za normálních podmínek Vs,N psát
Vs , N = V N
100 − W 100
(4.10)
kde W (%) značí objemový podíl vodních par v plynu. Z bilanční rovnice znečišťující látky (4.1) potom s použitím vztahu (4.10) plyne C s,N = C N
VN 100 = CN Vs , N 100 − W
(4.11)
Přepočet C s,N na Cs,NR U nosného plynu mezi objemovým průtokem suchých spalin za normálních podmínek Vs,N a objemovým průtokem suchých spalin za normálních podmínek s referenčním obsahem O2 ve spalinách Vs,NR platí
Vs , N = Vs , N R
21− ωO 2 21− ωO 2
(4.12)
R
3
kdeωO2 (%) značí skutečný obsah (objemový podíl) O2 v plynu a ωO2R (%) referenční obsah O2 v plynu. Z bilanční rovnice znečišťující látky (4.1) potom s použitím vztahu (4.12) plyne
Cs,N = Cs,N R
Vs , N Vs , N
R
21 − ω O 2 21 − ω O 2
R
= C s,N
(4.13)
Celkový přepočet skutečné koncentrace na referenční podmínky Pro celkový přepočet skutečné koncentrace znečišťující látky C na koncentraci Cs,NR při referenčních podmínkách, při kterých jsou stanoveny specifické emisní limity pro spalovací zdroje, s využitím předcházejících vztahů (4.9), (4.11) a (4.13) vyplývá
p T 100 21 − ω O 2 =C N p TN 100 − W 21 − ω O 2
R
Cs,N
R
(4.14)
Teprve takto přepočtenou koncentraci ZL můžeme porovnat s příslušným emisním limitem. 4.3 Výpočet emisí pomocí emisních faktorů
Emisní faktor f, definovaný v předcházející kapitole, můžeme obecně vyjádřit jako poměr hmotnosti emisí M k charakteristickému parametru výroby P. Podle charakteru výroby může parametr P vyjadřovat např.: • množství hotového produktu (kg nebo t vyrobené látky), • množství meziproduktu (např. t vyrobeného slínku u výroby cementu), • množství spáleného paliva (t tuhého paliva, 106 m3 plynného paliva), • množství vyrobené energie (kWh), • množství tepla obsaženého v palivu (GJ), • jednotkovou plochu výrobků u povrchových úprav (např. 100 m2 nastříkaného povrchu u aplikace nátěrových hmot). Má-li P charakter množství za časovou jednotku, má M charakter hmotnostního toku emisí. Známe-li hodnotu emisního faktoru f , potom se pro vyjádření hmotnosti emisí M použije jednoduchý vztah
M= f.P
(4.15)
U spalovacích zařízení se k vyjádření emisního faktoru nejčastěji používá parametr P, vyjadřující množství spáleného tuhého nebo kapalného paliva v (t) a u plynného paliva množství spáleného paliva v (106 m3). Emisní faktor se stanovuje buď na základě bilanční metody nebo se stanovuje experimentálně na základě výsledků měření emisí u více podobných zařízení jako průměrná hodnota jednotlivých měrných výrobních emisí.
U vyjádření emisních faktorů se nezahrnuje funkce případných zařízení na snížení emisí (odlučovacích zařízení), umístěných za zdrojem znečišťování. Emisní faktor tak vyjadřuje stav za zdrojem znečišťování a při vyjádření množství emisí výpočtem se musí funkce
4
odlučovacích zařízení zahrnout dodatečně, podobným způsobem jako u koncentrací ZL ve vztahu (4.4). Bilanční metoda stanovení emisního faktoru Používá se tam, kde lze aplikovat bilanci znečišťující látky, tj. tam, kde se sledovaná látka během procesu nemění nebo lze jednoznačně popsat změny, ke kterým dochází v průběhu výroby z hlediska tvorby znečišťující látky. Emisní faktor, stanovený bilanční metodou, musí být jednoduchý a musí zahrnovat všechny ovlivňující parametry do jediné konstanty, shodné pro všechny výrobní procesy stejného druhu. U emisního faktoru se uvažuje maximálně s jednou proměnnou. Bilanční metodu lze uplatnit např. u chemických výrob, nanášení nátěrových hmot nebo u některých ZL u spalovacích procesů. Typickým příkladem je např. stanovení emisního faktoru pro tvorbu SO2 nebo TZL při spalování tuhých paliv, kde jedinou proměnnou je obsah síry nebo obsah popelovin v původním palivu. Stanovení těchto emisních faktorů bilanční metodou bude popsáno níže. Experimentální stanovení emisních faktorů Používá se tam, kde je obtížné nebo nemožné stanovit látkovou bilanci a jednoduchým způsobem vystihnout veškeré změny, ke kterým při tvorbě ZL dochází. Rovněž se používá tam, kde při tvorbě působí více vlivů. Typickým příkladem je tvorba NOx u spalovacích procesů, která závisí nejenom na vlastnostech paliva, ale i vlastním spalovacím procesu, jako např. přebytku spalovacího vzduchu, předehřátí spalovacího vzduchu, způsobu smíšení spalovacího vzduchu s palivem (vícestupňové spalování). V případech, kde není možno aplikovat bilanční metodu, se mohou hodnoty emisních faktorů vyvíjet, reagovat na změny, ke kterým u daných technologií s postupem vývoje dochází. 4.4 Bilanční metoda stanovení emisních faktorů pro TZL u spalovacích procesů
Pro hmotnostní tok vznikajících TZL při spalování tuhých paliv MTZL (kg/h) lze psát bilanční vztah
M TZL = M p
A p 100 − Z k 100 100
(4.16)
kde značí: Mp (kg/h) – hodinovou spotřeba paliva, Ap (%) - obsah popela v původním palivu, Zk (%) - záchyt popelovin v kotli. Člen (100 – Zk)/100 v rovnici lze nazvat koeficient změny kz (1) a vyjadřuje podíl z popelovin v palivu, který přejde do spalin a pokud není instalováno odlučovací zařízení, tak do ovzduší. Zbývající část popelovin v palivu přechází do strusky nebo popela. Záchyt popelovin v kotli Zk (%) a tedy i koeficient změny kz (1) závisí na druhu topeniště a použitém palivu. Hodnoty těchto veličin jsou uvedeny v následující tab. 4-1. Tab. 4-1 Hodnoty záchytu popelovin v kotli Zk a koeficientu změny kz Druh topeniště roštové - pásový rošt - hnědé uhlí - černé uhlí
Zk (%) 81 83
5
kz (1) 0,19 0,17
- přesuvný rošt - hnědé uhlí - černé uhlí - pásový rošt s pohazovačem - pevný rošt granulační (práškové) tavicí kotle cyklónové topeniště
65 65 50 90 15 45 85
0,35 0,35 0,5 0,1 0,85 0,55 0,15
Je logické, že k největší tvorbě TZL při spalování tuhých paliv dochází u granulačních kotlů s práškovým palivem a naopak k nejnižší tvorbě u kotlů s pevným roštem. Další postup stanovení hodnoty emisního faktoru je ukázán na příkladu topeniště s pevným roštem. Rovnice (4.16) s použitím koeficientu změny kz = 0,1 přejde do tvaru
M TZL = M p
Ap 100
0,1 = M p Ap 10 −3
(4.17)
Hodinová spotřeba paliva Mp je dosud uváděna jednotkách (kg/h). Protože emisní faktory ZL při spalování tuhých paliv jsou vztaženy na tunu spáleného paliva, přepíšeme rovnici (4.17) do tvaru
M TZL = M p Ap
(4.18)
kde hodinová spotřeba paliva Mp je nově vyjádřena jednotkách (t/h). Vyjádříme-li poměr MTZL/Mp, dostaneme hodnotu příslušného emisního faktoru fTZL (kg/t).
M TZL (kg / h) M TZL (kg ) = = Ap (%) = 1,0 Ap = f TZL M p (t / h) M p (t )
(4.19)
V této formě najdeme vyjádření emisního faktoru tuhých znečišťujících látek při spalování tuhých paliv u kotlů s pevným roštem v Příl. č. 5 Nařízení vlády č. 352/2002 Sb. U ostatních druhů topenišť se při stanovení emisního faktoru postupuje analogickým způsobem, s použitím příslušných hodnot koeficientu změny kz dle Tab. 4-1. Hodnoty emisních faktorů při spalování tuhých paliv dle Příl. č. 5 Nařízení vlády č. 352/2002 Sb. byly uvedeny v části 3.7 v tab. 2-24. 4.5 Bilanční metoda stanovení emisních faktorů pro SO2 u spalovacích procesů
Síra v palivu patří mezi hořlavinu a pro její spalování platí jednoduchá rovnice S + O2 = SO2
(4.20)
Vyjádříme-li tuto rovnici ve formě molárních hmotností Mkmol (kg/kmol), dostaneme jednoduchou bilanční rovnici
M kmol ,S + M kmol ,O2 = M kmol ,SO2
(4.21)
6
která pro dané látky přejde v hmotnostní bilanci 32,066 kg S + 2 . 15,9994 kg O2 = 64,0648 kg SO2
(4.22)
Z této rovnice vyplývá, že spálením 1 kg síry teoreticky vzniká 1,998 kg SO2 , tedy přibližně 2 kg SO2. Pro hmotnostní tok vznikajícího SO2 při spalování tuhých paliv MSO2 (kg/h) lze analogicky vztahu (4.16) psát bilanční vztah
M SO2 = M p
S p 100 − Z A 2 100 100
(4.23)
kde značí: Mp (kg/h) - hodinovou spotřeba paliva, Sp (%) - obsah síry v původním palivu, ZA (%) - záchyt síry ve strusce a v popelu, 2 (1) – přepočítávací konstanta vyjadřující, že z 1 kg S vznikají 2 kg SO2. Síra v palivu se obecně nachází ve 3 formách – pyritické, organické a chemicky vázané (ve formě síranů). Spalování se účastní pouze pyritická a organická síra. U našich uhlí se podíl chemicky vázané síry pohybuje kolem 5 %, zbývajících 95 % síry shoří. U našich uhlí se proto za veličinu ZA dosazuje hodnota 5 % a koeficient změny kz , vyjadřující v rovnici člen (100 – ZA)/100, dosahuje hodnoty kz = 0,95. Rovnici (4.23) je potom možno vyjádřit jako
M SO2 = M p
Sp 100
1,9 = M p S p 19.10 −3
(4.24)
kde hodinová spotřeba paliva Mp je dosud vyjádřena v původních jednotkách (kg/h). Vzhledem ke konstantě 10-3 lze rovnici (4.23) lze přepsat do tvaru
M SO2 = M p S p 19
(4.25)
kde spotřeba paliva Mp je nově vyjádřena v jednotkách (t/h). Vyjádříme-li poměr MSO2/Mp , dostaneme pro hodnotu příslušného emisního faktoru fSO2 (kg/t)
M SO2 (kg / h) M p (t / h)
=
M SO2 (kg ) M p (t )
= 19 S p (%) = f SO2
(4.26)
V této formě opět najdeme vyjádření emisního faktoru SO2 při spalování tuhých paliv v Příl. č. 5 Nařízení vlády č. 352/2002 Sb. Hodnoty emisních faktorů při spalování tuhých paliv dle Příl. č. 5 Nařízení vlády č. 352/2002 Sb. byly uvedeny v části 3.7 v tab. 2-24.
7
5 Vyjádření hustoty a vlhkosti plynu Stanovení hustoty a vlhkosti plynu patří mezi základní úlohy v oblasti měření emisí. V porovnání s atmosférickým vzduchem, kde je známo složení suchého vzduchu a jedná se pouze o vyjádření vlhkosti, není u obecného odpadního plynu známo ani jeho složení, ani vlhkost. Tím se stává stanovení těchto veličin složitější. 5.1 Hustota plynu U vlhkého plynu, jako směsi plynů, platí Daltonův zákon, který říká, že celkový tlak směsi se rovná součtu parciálních tlaků jeho jednotlivých složek, tedy n
p = ∑ pi
(5.1)
i =1
kde pi je parciální tlak i-té složky, tedy tlak, který nastal, kdyby se daná složka v daném objemu nacházela sama. Pro jednoduchost si vlhký plyn přestavíme jako směs pouze dvou složek a to suchého plnu a vodní páry. Rovnice (5.1) přejde do tvaru
p = ps + p p
(5.2)
kde: ps (Pa) značí parciální tlak suchého plynu a pp (Pa) parciální tlak vodní páry. Hustotu vlhkého plynu ρ (kg/m3) při tlaku p (Pa) a teplotě T (K) můžeme vyjádřit dvojím způsobem. A - stanovení hustoty plynu pomocí hustot jeho složek při příslušných parciálních tlacích Z Daltonova zákona vyplývá, že pro hustotu vlhkého plynu ρ (kg/m3) jako směsi suchého plynu a vodní páry platí základní rovnice
ρ = ρs + ρ p
(5.3)
kde značí: ρs (kg/m3) hustotu suchého plynu při tlaku ps (Pa) a teplotě T (K) a ρp (kg/m3) hustotu vodní páry při tlaku pp (Pa) a teplotě T (K). Pro obě složky předpokládáme platnost příslušné stavové rovnice a rovnici (5.3) můžeme s použitím (5.2) přepsat do tvaru
ρ=
pp p − pp p p Rs ps R ⎞ 1 1 ⎛⎜ + = + = p − pp + pp s ⎟ = Rs T R p T Rs T R p T Rs Rs T ⎜⎝ R p ⎟⎠ Rs T
⎡ ⎛ R ⎞⎤ ⎢ p − p p ⎜⎜1− s ⎟⎟⎥ ⎢⎣ ⎝ R p ⎠⎥⎦ (5.4)
kde značí: Rs (J/kg K) plynovou konstantu suchého plynu a Rp (J/kg K) plynovou konstantu vodní páry.
1
Ze vztahu (5.4) vyplývá, že ke stanovení hustoty vlhkého plynu ρ (kg/m3) při tlaku p (Pa) a teplotě T (K) je nutno stanovit plynovou konstantu suchého plynu Rs (J/kg K) a parciální tlak vodní páry pp (Pa). Tento způsob stanovení hustoty se používá zejména u atmosférického vzduchu, kde je známo složení suchého vzduchu a tím i příslušná individuální plynová konstanta Rs = 287,11 J/kg K. Pro vodní páru platí Rp = 461,5 J/kg K. Poměr plynových konstant je Rs/Rp = 0,622 a vztah (5.4) pak přejde ve známý tvar
ρ=
1 Rs T
⎡ ⎛ R ⎞⎤ 1 ( p − 0,378 p p ) ⎢ p − p p ⎜⎜1− s ⎟⎟⎥ = ⎢⎣ ⎝ R p ⎠⎥⎦ 287,11 T
(5.5)
B - stanovení hustoty plynu pomocí příslušných hustot jeho složek za normálních podmínek Hustotu vlhkého plynu ρ (kg/m3) při tlaku p (Pa) a teplotě T (K) lze stanovit pomocí hustoty vlhkého plynu při normálních podmínkách ρN (kg/m3) přepočtem dle vztahu
p TN pN T kde značí: pN (Pa) normální tlak (pN = 101325 Pa), TN (K) normální teplotu (TN = 273,15 K).
ρ = ρN
(5.6)
Pro hustotu vlhkého plynu při normálních podmínkách ρN (kg/m3) lze psát
ρ N = ρ s,N
p − pp p
+ ρ p,N
pp
(5.7)
p
kde značí: ρs,N (kg/m3) hustotu suchého plynu při normálních podmínkách a ρp,N (kg/m3) hustotu vodní páry při normálních podmínkách. Poměry tlaků (p – pp)/p a pp/p v rovnici (5.7) vyjadřují objemový podíl ω, v jakém je daná složka ve směsi zastoupena. Rovnici (5.7) lze pak přepsat do tvaru
ρ N = ρ s,N ω s + ρ p,N ω p
(5.8)
kde: ωs (1) značí objemový podíl suchého plynu ve vlhkém plynu a ωp (1) objemový podíl vodní páry ve vlhkém plynu. Pro hustotu vodní páry při normálních podmínkách platí ρp,N = 0,8039 kg/m3. Neznámou veličinou ve vztahu (5.8) zůstává hustota suchého plynu při normálních podmínkách ρs,N (kg/m3) , neboť tato veličina záleží na složení suchého plynu. Analogicky vztahu (5.8) se ρs,N (kg/m3) stanoví jako n
ρ s , N = ∑ ω i ρ N ,i
(5.9)
i =1
2
kde značí: ωi (1) objemový podíl i-té složky v suchém plynu a ρN,i (kg/m3) hustotu i-té složky při normálních podmínkách. Pro jednotlivé složky suchého plynu, jako např. O2, N2, H2, CO, CO2, SO2, NO aj., jsou příslušné hustoty při normálních podmínkách ρN,i (kg/m3) známými fyzikálními konstantami, které jsou stanoveny jako poměr molární hmotnosti a molárního objemu při normálních podmínkách
ρ N ,i =
M kmol ,i
(5.10)
Vkmol , N ,i
Např. pro O2 platí Mkmol,O2 = 31,9988 kg/kmol a Vkmol,N,O2 = 22,393 m3/kmol a následně podle (5.10) je ρN,O2 = 1,429 kg/m3. Molární objemy reálných plynů jsou hodnoty blízké objemu ideálního plynu Vkmol,N,id = 22,4 m3/kmol. Z běžných složek se od ideálního plynu nejvíce odchyluje SO2, kde Vkmol,N,SO2 = 21,892 m3/kmol a příslušná hustota ρN,SO2 = 2,926 kg/m3. 5.2 Vyjádření vlhkosti plynů Vlhkost vzduchu nebo obecně vlhkost plynu patří mezi základní veličiny, které ovlivňují jeho vlastnosti, jako např. hustotu plynu, ale i jeho chování za zdroji znečišťování a v atmosféře (kondenzace vodní páry). Nezbytnost znalosti vlhkosti plynů byla uvedena i v části 4.2 při přepočtu zjištěné koncentrace ZL na vztažné (referenční) podmínky a její porovnání s emisními limity. Vlhkost vzduchu nebo obecně vlhkost plynů lze vyjádřit několika způsoby. Objemový podíl vlhkosti Při přepočtu koncentrací v části 4.2 bylo zavedeno vyjádření vlhkosti plynu ve formě objemového podílu vodní páry ve vlhkém plynu W (%). Absolutní vlhkost Absolutní vlhkost je vlhkost vyjádřená ve formě hustoty vodní páry ρp (kg/m3). Stanoví se ze stavové rovnice po dosazení příslušných stavových veličin pp (Pa) a T (K) dle vztahu pp ρp = (5.11) Rp T S použitím hustoty vodní páry při normálních podmínkách ρp,N (kg/m3) lze ρp (kg/m3) rovněž stanovit přepočtem dle vztahu
ρ p = ρ p,N
p p TN pN T
(5.12)
Relativní vlhkost U vlhkého vzduch se ke stanovení vlhkosti používá relativní vlhkost ϕ (1), která je definována dle vztahu p (5.13) ϕ = "p pp
3
kde značí: pp (Pa) parciální tlak vodní páry a pp´´ (Pa) parciální tlak syté vodní páry při dané teplotě. Parciální tlak syté vodní páry pp´´(Pa) je funkcí teploty a lze jej nalézt buď v tabulkách nebo u h–x diagramu vlhkého vzduchu při dané teplotě na mezi sytosti (čára ϕ = 1). Měrná vlhkost Měrná vlhkost x (kg/kg) je vyjádření vlhkosti, kde hmotnost vodní páry Mp (kg) je vztažena na hmotnost suchého vzduchu Ms (kg). Měrná vlhkost x (kg/kg) proto vyjadřuje, jaká hmotnost vodní páry v (kg) připadá na 1 kg suchého vzduchu. Pro měrnou vlhkost vzduchu x (kg/kg) lze z její definice a s použitím vztahů (5.2) a (5.13) odvodit známý vztah p p Rs T Rs p p M p V ρp pp ϕ p "p x= = = = = pro vzduch = 0,622 = 0,622 (5.14) M s V ρ s R p T ps R p ps p − pp p − ϕ p "p
který současně vyjadřuje přepočet relativní vlhkosti ϕ (1) na měrnou vlhkost x (kg/kg). Fiktivní vlhkost V oblasti měření emisí se u obecných plynů, jejichž složení se liší od vzduchu, z praktických důvodů používá další forma vyjádření vlhkosti – fiktivní vlhkost fN (kg/m3). Tato vlhkost je analogií k měrné vlhkosti x (kg/kg) a vyjadřuje poměr hmotnosti vodní páry Mp (kg) k objemu suchého plynu při normálních podmínkách Vs,N (m3) . Hodnota fN (kg/m3) současně vyjadřuje, jaká hmotnost vodní páry v (kg) připadá na 1 m3 suchého plynu při normálních podmínkách. Důvodem zavedení této další formy vyjádření vlhkosti je způsob měření emisí u jednorázových měření, kde u odebraného vzorku se obsah (hmotnost) vodní páry v nosném plynu zjišťuje kondenzací vodní páry při průchodu plynu chladičem nebo její adsorpcí při průchodu plynu např. silikagelem. Objem odsátého vzorku se na konci odběrové trasy měří plynoměrem za definovaného stavu plynu a obsahu zbytkové vlhkosti a lze jej následně jednoznačně přepočítat na objem Vs,N (m3) suchého plynu za normálních podmínek. Přepočet fiktivní vlhkosti fN (kg/m3) na jinou formu vyjádření vlhkosti je uveden v následující kapitole. 5.3 Vzájemné vztahy mezi jednotlivými způsoby vyjádření vlhkosti plynu
Vzájemnou souvislost mezi jednotlivými způsoby vyjádření vlhkosti stanovíme porovnáním různých způsobů vyjádření poměru objemů suchého a vlhkého plynu při normálních podmínkách Vs,N /VN . 1) S použitím objemového podílu vodní páry ve vlhkém plynu W (%) se poměr Vs,N /VN vyjádří jako (tento vztah byl již uveden v kap. 4 ) Vs , N VN
=
100 − W W =1 − 100 100
(5.15)
2) S použitím parciálních tlaků suchého plynu ps (Pa), vodní páry pp (Pa) a celkového tlaku směsi p (Pa) lze poměr Vs,N /VN vyjádřit jako
4
Vs , N
pp ps p − p p = = 1− p p p
=
VN
(5.16)
3) S použitím fiktivní vlhkosti fN (kg/m3) lze poměr objemů Vs,N /VN vyjádřit jako
Vs , N
1
=
VN
fN
1+
=
ρ p,N
ρ p,N ρ p, N + f N
=
0,8039 0,8039 + f N
(5.17)
4) S použitím měrné vlhkosti x (kg/kg) lze pro poměr objemů Vs,N /VN odvodit vztah
Vs , N VN
=
Rs R p Rs R p + x
= pro vzduch =
0,622 0,622 + x
(5.18)
Přepočítávací vztahy Z porovnání vztahů (5.15) a (5.16) nebo přímo ze smyslu Daltonova zákona vyplývá vzájemný vztah mezi objemovým podílem vodní páry W (%) a poměrem tlaků pp / p
W (%) =
pp p
100
(5.19)
Z porovnání vztahů (5.16) a (5.17) vyplývá vzájemný vztah mezi fiktivní vlhkostí fN (kg/m3) a poměrem tlaků pp / p
p
pp = 1+
ρ
(5.20) p,N
fN
Z porovnání vztahů (5.15) a (5.17) vyplývá vzájemný vztah mezi fiktivní vlhkostí fN (kg/m3) a objemovým podílem vodní páry W (%)
W (%) =
fN 100 ρ p,N + f N
(5.21)
Z porovnání vztahů (5.15) a (5.18) vyplývá vzájemný vztah mezi měrnou vlhkostí x (kg/kg) a objemovým podílem vodní páry W (%)
W (%) =100 −
Rs R p Rs R p + x
100
(5.22)
Poznámka: V bývalé ČSN 124070 i současné ČSN ISO 9096, zabývající se měřením tuhých emisí manuální gravimetrickou metodou, se ke stanovení hustoty vlhkého plynu za normálních podmínek ρN (kg/m3) používá fiktivní vlhkostí fN (kg/m3) dle vztahu
5
ρN =
ρ s,N + f N 1+
(5.23)
fN
ρ p,N
S použitím výše uvedených vztahů lze dokázat, že vztahy (5.7) a (5.23) jsou identické. Literatura ke kapitole 5
Chyský, J.: Vlhký vzduch, SNTL, Praha, 1977 ČSN ISO 9096 Stacionární zdroje emisí – Stanovení hmotnostní koncentrace a hmotnostního toku tuhých částic v potrubí – Manuální gravimetrická metoda ČSN 12 4070 Měření tuhých příměsí v proudící vzdušině s gravimetrickým vyhodnocením, platnost normy od 1.1.1980, v současné době již zrušena
6
6 Měření emisí dle Vyhlášky MŽP č. 356/2002 Sb. Prováděcím právním předpisem v oblasti měření emisí je „Vyhláška MŽP č. 356/2002 Sb., kterou se stanoví seznam znečišťujících látek, obecné emisní limity, způsob předávání zpráv a informací, zjišťování množství vypouštěných emisních 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“. Touto vyhláškou se stanoví: a) seznam znečišťujících látek a stanovených skupin (Příloha č.1 vyhlášky), b) katalog stacionárních zdrojů znečišťování ovzduší (Příloha č. 3) c) obecné emisní limity pro ZL a jejich stanovené skupiny (Příloha č.1) , d) obecné emisní limity pro tmavost kouře a pro pachové látky a přípustnou míru obtěžování zápachem (Příloha č.2), e) způsob předávání zpráv a informací, f) způsob zjišťování množství vypouštěných ZL, metody a technické prostředky pro měření emisí, g) podmínky autorizace osob pro výkon některých činností souvisejících s ochranou ovzduší, h) požadavky na vedení provozní evidence ZV, V a S zdrojů, i) požadavky na hlášení havárií a poruch, j) požadavky na provozní řád zdroje, k) požadavky na vedení registrů v rámci informačního systému kvality ovzduší (ISKO), l) náležitosti žádosti o stanovisko a povolení. 6.1 Základní pojmy z oblasti měření emisí Některé základní pojmy byly již uvedeny v předcházejícím textu a na jejich definici bude učiněn odkaz. Emisní hmotnostní tok - byl již definován v části 4.1 a 4.2. Hodnota emisního toku vyjadřuje míru vlivu zdroje na kvalitu ovzduší. Hmotnostní koncentrace znečišťující látky - byla již definována v části 4.1. Měření emisí – stanovení hmotnostních toků a hmotnostních koncentrací ZL měřením. Výpočet emisí – stanovení hmotnostních toků ZL látkovou bilancí technologického procesu nebo pomocí emisních faktorů. Poznámka: některé emisní faktory byly rovněž stanoveny na základě materiálové bilance technologického procesu (např. emisní faktory pro SO2 , TZL při spalování tuhých paliv – viz kap. 4.4 a 4.5). Měrná výrobní emise – definováno v části 4.1. Emisní faktor – definováno v části 4.1. Kontinuální měření emisí – průběžné měření hmotnostních koncentrací a hmotnostních toků ZL přístroji, splňujících konkrétní technické požadavky, jako např. minimální stanovitelné množství. Požadavky na přístroje pro kontinuální měření jsou uvedeny v Příl. č. 6.
1
Emisní měřicí systém se zpravidla skládá ze zařízení pro odběr a úpravu vzorku, přístrojů pro měření sledovaných složek (analyzátorů), přístrojů pro měření stavových a vztažných (regferenčních) veličin, přístrojů pro stanovení průtoku plynu, zařízení pro sběr, vyhodnocování a třídění naměřených hodnot a jejich uchovávání a distribuci. Jednorázové měření emisí – měření emisí prováděné pomocí jednotlivých diskontinuálních měření v intervalech a způsobem předepsaným touto vyhláškou. Provádí se manuálním odběrem nebo přímým měřením přístroji pro kontinuální měření. Jednotlivé měření – jedno měření jedné ZL v odpadním plynu v trvání přibližně od 1 min do 24 hod, v závislosti na koncentraci ZL, metodě stanovení a požadavcích této vyhlášky podle příslušných technických norem. Tuhé znečišťující látky (TZL) – částice, které jsou za teploty a tlaku v komíně, výduchu, výpusti nebo při měření emisí přítomny v odpadním plynu v pevném skupenství a jsou plynem unášeny. Celkový organický uhlík (TOC) - celkové množství uhlíku obsažené v organických sloučeninách, vyjádřený v hmotnostních jednotkách na jednotku objemu za definovaných stavových podmínek, eventuálně po přepočtu na vztažné (referenční) podmínky. Těžké kovy (TK) – kovy nebo metaloidy (prvky mající vlastnosti kovů, např. arzen) a jejich sloučeniny, které jsou stabilní a jejich hustota je větší než 4500 kg/m3. Perzistentní organické látky (POP) – organické látky, které vykazují toxické vlastnosti, jsou perzistentní (odolné vůči rozkladu), bioakumulují se, dochází u nich k depozicím a k dálkovému přenosu v ovzduší a je u nich pravděpodobný významný škodlivý vliv na zdraví lidí a škodlivé účinky na ŽP. Jmenovitě určený zdroj – významný zdroj uvedený v § 17 vyhlášky nebo v dalších příslušných emisních prováděcích předpisech (č. 352 – 355), pro který platí zvláštní požadavky na měření . Z obsahu této vyhlášky byly již v kapitole 3.1 uvedeny seznam znečišťujících látek a stanovených skupin a obecné emisní limity pro ZL a jejich stanovené skupiny (Příloha č.1). Katalog stacionárních zdrojů znečišťování ovzduší, uvedený v Příloze č. 3 vyhlášky, je základem Registru emisí a zdrojů znečišťování ovzduší (REZZO). Katalog zdrojů se odvolává na kategorizaci zdrojů dle zákona o ovzduší č. 86/2002 Sb., uvedenou již v kapitole 2.2. Z dalšího obsahu vyhlášky má základní význam část věnovaná způsobu zjišťování emisí a technickým prostředkům pro měření emisí ZL. V některých částech vyhlášky se upřesňuje, co udává zákon o ovzduší a bylo již uvedeno v kapitole 2.6 nebo co již bylo uvedeno v části věnované spalovacím zdrojům dle NV č. 352/2002 Sb. (kapitoly 3.2 až 3.7). 6.2 Způsob zjišťování emisí a technické prostředky pro měření emisí ZL Emise ze zdrojů se zjišťují měřením, popřípadě výpočtem v případech, kdy nelze dostupnými technickými prostředky zaručit, že měření odráží skutečný stav znečišťování ovzduší.
2
Tuto formulaci dle § 7 vyhlášky lze upřesnit o výpočty v případech, kdy emise ZL jednoznačně závisí na bilanci ZL u dané technologie. Např. v kapitole 3.6 již bylo uvedeno, že u spalovacích zdrojů se neměří SO2, pokud se spaluje plynné nebo kapalné palivo s garantovaným obsahem síry. Výpočet emisí vychází buď z bilance technologického procesu nebo s použitím emisních faktorů. Emise zjišťované měřením prokazují provozovatelé jednorázovým nebo kontinuálním měřením a výpočtem s použitím výsledků těchto měření. Měřením se zjišťují emise jen těch ZL nebo stanovených skupin, pro které má daný zdroj určeny specifické nebo obecné emisní limity. To neplatí u „jmenovitě“ určených zdrojů dle § 17, kde se za stanovených podmínek provádí jednorázová měření i u látek, pro které nejsou u dané technologie stanoveny EL. Blíže v kapitole „Měření u jmenovitě určených zdrojů“. Jednorázové měření U ZV, V a S zdrojů se jednorázová měření provádí tak, aby byly stanoveny emise každého jednotlivého zdroje a to do: • 3 měsíců po uvedení zdroje do provozu, • po záměně paliva nad rámec provozního řádu, • po významném a trvalém zásahu do konstrukce a vybavení zdroje, které by mohlo vést ke změně emisí. Jednorázové měření se dále provádí v závislosti na zařazení zdroje ve stanovených časových intervalech dle schématu: • 2 x za kalendářní rok u ZV zdrojů, pokud nemá provozovatel povinnost měřit kontinuálně, • 1 x za kalendářní rok u V zdrojů, pokud nemá provozovatel povinnost měřit kontinuálně, • 1 x za 3 kalendářní roky u S zdrojů, a to u kotlů spalujících tuhá, kapalná nebo plynná paliva o jmenovitém tepelném příkonu > 1 MW a dále u zdrojů, kde se dodržování EL dosahuje úpravou technologického zařízení nebo použitím zařízení k čištění odpadního plynu. • 1 x za 5 kalendářních roků u S zdrojů, které nespadají do předcházející kategorie. Pro jednorázová měření lze použít těch měřicích metod, které umožňují stanovit koncentrace alespoň v intervalu hodnot 10 až 200 % EL. Přehled manuálních metod, které uvedenou podmínku splňují, je uveden v Příloze č. 5 k vyhlášce a jedná se o normy ČSN třídy 83 a dále normy ČSN ISO, ČSN EN, doplněné o třídní znak 83 (Ochrana životního prostředí, pracovní a osobní ochrana). Pro stanovení emisí TZL např. platí norma ČSN ISO 9096 (83 4615) Stacionární zdroje emisí – Stanovení hmotnostní koncentrace a hmotnostního toku tuhých částic v potrubí – Manuální gravimetrická metoda. Provedení jednorázového měření Jednorázové měření manuálními metodami se skládá z jednotlivých měření a podle provozních podmínek zdroje se měření realizuje jako: 3
• • •
nejméně 3 jednotlivá měření u zdrojů s neměnnými provozními podmínkami, nejméně 6 jednotlivých měření u zdrojů s proměnnými provozními podmínkami, více jednotlivých měření u zdrojů s periodickým, přerušovaným nebo šaržovým způsobem výroby tak, aby měření postihlo celý časový interval cyklu nebo šarže.
Minimální doba jednorázového měření prováděného ve výše uvedených časových termínech je: • 6 hodin u S zdrojů při obvyklém provozním výkonu kotle, • 6 hodin u ZV a V zdrojů s neměnnými provozními podmínkami při obvyklém provozním výkonu kotle, • 12 hodin u ZV a V zdrojů s proměnlivými provozními podmínkami při obvyklém provozním výkonu kotle, • u zdrojů s periodickým, přerušovaným nebo šaržovým způsobem výroby po celou dobu trvání cyklu při obvyklém provozním výkonu zdroje. Vyhodnocení jednorázového měření Výsledky jednorázového měření se musí zpracovat tak, aby je bylo možno porovnat s emisními limity. Znamená to, že zpracování musí zahrnovat přepočet zjištěných koncentrací za skutečných podmínek na příslušné vztažné podmínky, při kterých jsou uvedeny hodnoty emisních limitů. Přepočet byl odvozen v kapitole 4.2, vztah (4.14). Schopnost zdroje dodržovat emisní limit je prokázána, jestliže vypočtený průměr jednotlivých měření koncentrace za celé měření, stanovený podle následujících pravidel, je menší nebo roven hodnotě emisního limitu a současně každá hodnota zjištěná u jednotlivého měření je menší než 120 % hodnoty emisního limitu. Vlastní výpočet průměrné hodnoty za celé měření obsahuje nejprve přepočet změřené koncentrace na příslušné vztažné (referenční) podmínky a z takto přepočtených hodnot se stanoví vážený průměr za celé měření, tj. s ohledem na dobu trvání jednotlivých měření. Kontinuální měření Vyhláška MŽP č. 356/2002 Sb. uvádí obecná pravidla, která platí pro použití kontinuálního měření. Kontinuální měření se provádí u ZV a V zdrojů v těch případech, kdy se dodržení EL dosahuje úpravou technologického řízení výrobního procesu nebo použitím zařízení k čištění odpadního plynu. Kontinuálním měřením se zjišťuje dodržování EL však pouze u té ZL, jejíž hmotnostní tok překračuje při maximálním projektovaném výkonu a při hmotnostní koncentraci odpovídající emisnímu limitu roční hodnoty: a) 200 t TZL, b) 1000 t SO2, c) 4 t chloru a jeho plynných anorganických sloučenin vyjádřených jako chlor, d) 10 t VOC vyjádřených jako celkový organický uhlík (TOC), e) 200 t NOx vyjádřených jako NO2, f) 1 t sirovodíku H2S, g) 2 t plynných anorganických sloučenin fluoru, vyjádřených jako fluor, h) 50 t CO.
4
Odchylně se kontinuální měření upravuje u jmenovitě určených zdrojů dle příslušných právních předpisů ( 352/2002 Sb. – spalovací zdroje, 353/2002 Sb. – ostatní stac. zdroje, 354/2002 Sb. – spalování odpadu a 355/2002 Sb. – zdroje VOC) a u „jmenovitě určených zdrojů“ dle § 17 Vyhlášky MŽP č. 356/2002 Sb. Současně s hodnotami koncentrací ZL se kontinuálně měří hodnoty: • objemového průtoku odpadního plynu V (m3/s) , • tlaku p (Pa) a teploty T (K), • koncentrace O2, je-li to pro porovnání s EL potřebné. Dále se současně měří i vlhkost plynu, která může být zjišťována i prostředky pro jednorázové měření. Principy metod pro kontinuální měření a technické požadavky na emisní měřicí systémy jsou uvedeny v Příloze č. 6 k vyhlášce MŽP č. 356/2002 Sb. Např. pro kontinuální měření TZL se připouští metoda absorpce beta záření a fotometrie - absorpce viditelného záření. Pro měření se používá měřicího systému, který je schopen stanovit hmotnostní koncentrace ZL alespoň v intervalu 10 až 250 % EL. Přístroje emisního měřicího systému musí být pravidelně kalibrovány (zákon č. 505/1990 Sb. o metrologii). Správnost údajů kontinuálního měření se ověřuje jednorázovým měřením nejméně 1 x za rok a dále při každém významném zásahu do emisního měřicího systému nebo technologického procesu, významné změně zpracovávaných surovin. Vyhodnocení kontinuálního měření Postup při vyhodnocení kontinuálního měření je následující: • Z hodnot naměřených v intervalech ne kratších než 1 min se vypočte „třicetiminutová střední hodnota koncentrací“ C30 a ta se přepočte na vztažné (referenční) podmínky C30R. Přepočet byl uveden v kapitole 4.2, vztah (4.14). • Hodnoty C30R se roztřídí do nejméně 20 tříd, ne které je rozdělen interval koncentrací 0 až 2 x EL. Zvlášť se zaznamenává překročení 1,2 a 2,0 násobku EL. • Z hodnot C30R se vypočte „průměrná denní střední hodnota koncentrace ZL“ CdR. Tato hodnota se porovná s EL a překročení se zaznamená. • Emisní limit se považuje za splněný, jestliže v průběhu kalendářního roku jsou současně splněny podmínky: a) roční průměr denních středních hodnot CdR < EL, b) 95 % všech středních hodnot koncentrací C30R < 1,2 EL, c) všechny střední hodnoty koncentrací C30R < 2,0 EL, d) u ZV spalovacích zdrojů s jmenovitým tepelným příkonem > 50 MW se dále požaduje, aby: • žádná z měsíčních středních hodnot nepřesáhla EL, • u SO2 a TZL 97 % všech 48-hodinových středních hodnot nepřesáhlo 1,1 EL. Poznámka: Podmínka a) je relativně mírná, neboť je vztažena na střední hodnotu ze středních hodnot, kde se krátkodobé špičky koncentrací utlumí. Naopak podmínky b) a c) jsou dosti
5
přísné, neboť jsou vztaženy třicetiminutové střední hodnoty koncentrací, tedy koncentrace za relativně velmi krátký časový úsek. Při hodnocení dodržení EL se nepřihlíží k výpadkům kontinuálního měření, nepřekročí-li 5 % provozní doby zdroje v kalendářním roce. Do výpočtu se nezahrnují hodnoty koncentrací v době uvádění zdroje do provozu, v době odstavování zdroje, v době poruch a havárie zdroje. Délka přípustné doby trvání uvádění a odstavování zdroje musí být uvedena v provozním řádu zdroje. Při vyhodnocení kontinuálního měření průtoku odpadního plynu se postupuje následovně: • Z hodnot naměřených v intervalech ne kratších než 1 min, přepočtených na vztažné (referenční) podmínky, se vypočte „třicetiminutová střední hodnota objemového průtoku odpadního plynu“ V30R. Způsob přepočtu dílčích průtoků na vztažné podmínky se provádí podle vztahů (4.8), (4.10) a (4.12) v kapitole 4.2. • Z třicetiminutových středních hodnot objemového průtoku odpadního plynu V30R a denní doby provozu zdroje se stanoví celkový objem odpadního plynu za den při vztažných podmínkách VdR. • Roční emise ZL nebo stanovené skupiny ZL se na základě výsledků kontinuálního měření stanoví jako
M r = ∑ C dR VdR
(6.1)
dny
tzn., že výpočet se provádí z denních středních hodnot. Měření u jmenovitě určených zdrojů Toto měření blíže popisuje § 17 vyhlášky. Jmenovitě určené zdroje jsou: a) zdroje spalující fosilní paliva v elektrárnách, teplárnách, plynárnách a průmyslových kotlích s jmenovitým tepelným příkonem vyšším než 50 MW (tj. ZV spalovací zdroje), b) aglomerace kovových rud s kapacitou: • > 150 t aglomerátu denně u železné rudy, • > 30 t aglomerátu denně pro pražení rud mědi, olova nebo zinku, • jakékoliv zpracování rud zlata a rtuti. c) zařízení na výrobu surového železa nebo oceli s kapacitou > 2,5 t/h, d) slévárny železných kovů s produkční kapacitou > 20 t/den, e) zařízení pro výrobu mědi, olova a zinku s kapacitou: • > 30 tun kovu denně, • > 15 tun kovu denně u zpracování sekundárních surovin, • jakákoliv primární výroba rtuti. f) zařízení pro tavení (rafinace, slévárenské odlévání) včetně výroby slitin mědi, olova, hliníku, zinku • > 4 t/den pro olovo, • > 20 t/den pro měď, hliník, zinek. g) výroba cementového slínku v rotačních pecích s výrobní kapacitou > 500 t/den nebo v jiných pecích s výrobní kapacitou > 50 t/den.
6
U těchto zdrojů se provádí jednorázové měření při obvyklém provozním výkonu zdroje při prvním uvedení zdroje do provozu, dále 1 x za 3 kalendářní roky nebo po každé záměně paliva nebo suroviny nad rámec schváleného provozního řádu nebo po každém významném a trvalém zásahu do konstrukce nebo vybavení zdroje. Jednorázovým měřením se u těchto zdrojů zjišťují emise: • TK (Cd, Hg, Pb a As), • dioxinů (PCDD a PCDF), • polychlorovaných bifenylů (PCB), • vybraných polycyklických aromatických uhlovodíků (PAH). Zvláštní pozornost je věnována výrobě vápna, cementu a zpracování magnezitu. Kromě výše uvedených ZL se u výpalu vápna, cementu a magnezitu předepisuje kontinuální nebo jednorázové měření TZL, NOx a SO2 , pokud hmotnostní tok látky překračuje 15 kg/h, dále např. u mlecích zařízení a chladičů se u těchto výrob předepisuje kontinuální sledování TZL, pokud jejich hmotnostní tok překračuje 15 kg/h. 6.3 Gravimetrická metoda měření emisí tuhých znečišťujících látek Gravimetrická metoda měření emisí je základní metoda stanovení emise TZL, charakterizovaná jako: • jednorázová metoda s manuálním odběrem vzorků, • rozhodčí metoda při sporech o správnosti výsledků měření, • metoda pro kalibraci automatických registračních přístrojů pro kontinuální měření, • lze ji použít pro stanovení emisí v širokém pásmu koncentrací TZL. Měřením je nutno zajistit: • určující stav a složení plynu (teplota, tlak, vlhkost, obsah referenčního plynu), • objemový průtok plynu v průřezu měření V (m3/s), • střední koncentraci příměsí v průřezu měření CA (mg/m3), Z odebraného vzorku částic lze dále stanovit zrnitost příměsí a chemické složení. Pro stanovení emisí TZL gravimetrickou metodou platí norma ČSN ISO 9096 (83 4615) Stacionární zdroje emisí – Stanovení hmotnostní koncentrace a hmotnostního toku tuhých částic v potrubí – Manuální gravimetrická metoda. Pro měření nízkých koncentrací je nutno se řídit normou ČSN EN 13284-1 Stacionární zdroje emisí – Stanovení nízkých hodnot hmotnostní koncentrace prachu – Manuální gravimetrická metoda. Průřez měření a střední velikost měřené veličiny Střední velikost měřené veličiny G v průřezu A je obecně definována vztahem
GA =
∫∫ G dA A
(6.2)
∫∫ dA A
7
Při měření emisí se střední hodnota měřené veličiny GA určuje výpočtem z dílčích hodnot veličiny Gi , naměřených v dílčích plochách průřezu měření ∆Ai . Celkovou plochu průřezu A rozdělíme na n dílčích ploch ∆Ai (i = 1, 2, …, n) a výpočet střední hodnoty dle vztahu (6.2) se převede na sumaci dle vztahu n
GA =
∑ G ∆A i
i
1
(6.3)
n
∑ ∆A
i
1
Jestliže průřez měření A rozdělíme na n stejných dílčích ploch ∆Ai , tedy ∆Ai = ∆A = konst
(6.4)
potom úpravou vztahu (6.3) dostaneme n
GA =
∆A ∑ Gi 1
n ∆A
n
=
∑G
i
1
(6.5)
n
a střední hodnota měřené veličiny GA je dána jako aritmetický průměr dílčích hodnot Gi . Nutno zdůraznit, že tento závěr platí pouze za podmínky rovnosti dílčích ploch (6.4) a hodnota každé veličiny Gi má pak ve vztahu (6.5) stejnou matematickou váhu. Rozdělení průřezu měření na dílčí plochy Z definice střední hodnoty měřené veličiny dle vztahu (6.5) s podmínkou (6.4) vychází i měření emisí gravimetrickou metodou, např. dle ČSN ISO 9096. Průřez měření, ať kruhový, či obdélníkový nebo čtvercový, se rozdělí na n dílčích ploch ∆A. V případě kruhového průřezu se průřez rozdělí na rovnoplochá mezikruží a celý průřez ještě na 4 výseče po 90° a jednotlivé body měření pak leží na přímkách měření ve středech dílčích segmentů, tak jak je to znázorněno na obr. 6-1. Lze připustit i alternativu dle obr. 6-2 s bodem měření a kruhovou výsečí v ose potrubí.
Obr. 6-1 Rozdělení kruhového průřezu
Obr. 6-2 Rozdělení kruhového průřezu s bodem měření v ose
8
U čtyřhranného průřezu se průřez dělí na geometricky shodné dílčí průřezy. Počet dílčích ploch n a tím i počet bodů měření závisí na velikosti průřezu měření a délce rovného úseku potrubí a je stanoven v příslušných normách. Zde lze nalézt i příslušné vztahy pro vzdálenost bodu měření od vnitřní stěny potrubí ( např. li u kruhového průřezu). Průřez měření se volí v místě, kde je proudění plynu v potrubí co nejustálenější a nejrovnoměrnější. Má být umístěn v přímé části potrubí v dostatečné vzdálenosti od ventilátoru, oblouků, přechodů, škrticích orgánů apod., přednostně ve svislých částech potrubí. Stanovení objemového průtoku plynu V Objemový průtok plynu V (m3/s) v průřezu měření o velikosti A (m2) se stanoví dle vztahu V = vA A
(6.6)
kde střední rychlost v průřezu vA (m/s) se analogicky vztahu (6.5) stanoví jako n
vA =
∑v
i
1
(6.7)
n
Stanovení střední koncentrace příměsí CA a hmotnostního toku příměsí M V souladu se vztahy (4.1) a (4.2) se hmotnostní tok tuhých příměsí M stanoví pomocí střední koncentrace příměsí CA dle vztahu M = V CA k
(6.8)
kde k je přepočítávací konstanta mezi příslušnými jednotkami vyjádření hmotnostního toku M a střední koncentrace CA. Střední koncentrace CA se při měření emisí zpravidla vyjadřuje v jednotkách (mg/m3), neboť v těchto jednotkách jsou vyjádřeny emisní limity a stanoví se dle vztahu n
CA =
∑C
i
1
(6.9)
n
kde Ci (mg/m3) značí koncentraci příměsí v i-tém bodě měření. Koncentrace Ci se při měření zjišťuje odběrem vzorku sondou z proudícího plynu. Podmínkou reprezentativního odběru vzorku, kde mezi koncentrací v proudícím plynu v místě odběru vzorku Ci a koncentrací v ústí sondy Cs,i platí
C i = C s ,i
(6.10)
je tzv. izokinetický odběr vzorku, kde pro rychlost v ústí hubice sondy vs,i (m/s) a rychlost plynu v místě odběru vi (m/s) platí
9
v i = v s ,i
(6.11)
a odběr vzorku je realizován sondou s hubicí vhodného tvaru, která minimálně narušuje proudové pole před sondou a její osa je shodná se směrem proudění plynu. Ideální hubice sondy je nekonečně tenká válcová trubka. Reálná hubice sondy, která minimálně narušuje proudové pole, by měla mít tenké stěny s vnějším nebo vnitřním skosením pod malým úhlem a mírně zaoblené čelo. Za jmenovitý průměr hubice sondy se považuje čelní průměr hubice. Vhodným tvarem z hlediska odolnosti proti poškození čela je tenká válcová trubka se zaobleným čelem a za jmenovitý průměr hubice sondy se považuje střední hodnota mezi vnějším a vnitřním průměrem. Při nedodržení podmínky izokinetického odběru (6.11) nebo při odběru vzorku sondou s hubicí nevhodného tvaru dochází vlivem narušení proudového pole před sondou a vlivem setrvačnosti pohybu částic ke zkreslení odběru vzorku a je narušena základní podmínka odběru vzorku (6.10). Při tzv. nadizokinetickém odsávání, kde vs,i > vi , je Cs,i < Ci a při podizokinetickém odsávání, kde vs,i < vi , je Cs,i > Ci . Chyba při odběru vzorku je tím větší, čím je větší rychlost proudu a čím větší částice se proudu plynu nacházejí. Tento případ ilustruje obr. 6-3.
Obr. 6-3 Zkreslení odebraného vzorku vlivem neizokinetického odběru U odběrové aparatury se částice v odebraném vzorku, které prošly ústím hlavice sondy, zachycují na filtru a vážením (gravimetricky) se zjišťuje jejich hmotnost Mč,s,i (mg). Během odběru vzorku se odsaje objem plynu Vs,i (m3) a pro koncentraci v i-tém bodě měření Cs,i (mg/m3) potom platí
C s ,i =
M č , s ,i
V s ,i Pro střední koncentraci příměsí CA dle vztahu (6.9) potom platí
CA =
n
M č , s ,i
1
V s ,i
∑
(6.12)
(6.13)
n
10
kde každá dílčí koncentrace částic Cs,i má ve vztahu (6.13) stejnou matematickou váhu, bez ohledu na vlastní dobu odběru dílčího vzorku, neboť reprezentuje koncentraci v dílčí ploše průřezu ∆Ai = konst. Stanovení střední koncentrace příměsí dle vztahu (6.13) je však z časového hlediska nerealizovatelné, neboť by představovalo n-krát vložit sondu do potrubí, n-krát naregulovat odběr vzorku, n-krát vážit filtr zachycovače před a po měření, uchovávat n dílčích vzorků částic. V praxi se proto postupuje zjednodušeným způsobem, kde se v daném průřezu měření odebírá tzv. sumární vzorek (kumulativní vzorek) charakteristický tím, že se záchyt částic a odsátý objem plynu u dílčích odběrů samostatně nevyhodnocuje, ale postupně načítá bod po bodu, odběrová sonda se z potrubí vyjímá pouze při přemístění do druhé nebo další přímky měření. Takto stanovená výsledná střední koncentrace je pak dána vztahem n
CA ≅
∑M
č , s ,i
1
(6.14)
n
∑V
s ,i
1
Základní podmínkou, aby se střední koncentrace stanovená dle vztahu (6.14) blížila střední koncentraci dle vztahu (6.13) je, že doba odběru dílčího vzorku ∆τi je konstantní a pro celkovou dobu odběru sumárního vzorku platí
τ = n ∆τ i
(6.15)
Doba odběru dílčího vzorku ∆τi se s ohledem na přesnost měření volí minimálně 3 min, zpravidla v rozsahu 5 až 10 min, a to v závislosti na odsávaném objemovém průtoku odběru vzorku (dáno konstrukcí odběrové aparatury) a předpokládané koncentraci příměsí v místě měření. Vlastní odběrová aparatura se podle účelu, úrovně a stupně automatizace odběru obecně skládá z: • vyhřívané odběrové sondy se sadou vyměnitelných hubic s různými průměry ústí, zhruba v rozsahu ds = 6 až 20 (30) mm, • vyhřívaného zachycovače částic (filtru), zpravidla externího, • měřidla průtoku odsávaného dílčího proudu (clonková trať, plovákový průtokoměr), • zařízení ke stanovení vlhkosti plynu (psychrometr s měřením teploty suchého a mokrého teploměru nebo zařízení ke stanovení rosného bodu pro vzduch a plyny složením blízké vzduchu, chladič ke stanovení vlhkosti plynu kondenzační metodou, absorpční jednotka ke stanovení vlhkosti sorpcí vodní páry ve vhodném sorpčním materiálu, např. silikagelu), • plynoměru ke stanovení celkového objemu odsátého plynu (nepovinné), • zdroje sání s regulací změnou otáček nebo obtokem či přisáváním, • vyhodnocovací a regulační jednotky u automatizovaných aparatur. Některé aparatury mají ke stanovení rychlosti proudu v místě odběru s hlavicí sondy spřaženou rychlostní trubici (Prandtlova trubice), u některých aparatur může být zachycovač zabudován do hlavice nebo tělesa sondy, u některých aparatur se průtokoměrem měří objemový průtok vlhkého plynu a teprve poté následuje zařízení ke stanovení vlhkosti, u některých aparatur se vlhkost plynu zjišťuje za odlučovačem ještě před měřením průtoku. Podle úrovně a stupně automatizace jsou odpovídající místa aparatury vybavena odběry tlaku
11
nebo tlakovými snímači s elektrickým výstupem a odpovídající místa vybavena měřením teploty. Podle konkrétního uspořádání jsou u jednotlivých aparatur odvozeny příslušné vztahy pro nastavení a vyhodnocení objemového průtoku, vyjádření vlhkosti, hodnoty tlakové diference pro regulační zásah u měřidel průtoku apod. Na obr. 6-4 je jako příklad uvedena odběrová aparatura s automatizovaným odběrem vzorku, kde se vlhkost plynu zjišťuje kondenzací vodní páry při průchodu plynu vodním chladičem a rychlost plynu v místě odběru zjišťuje spřaženou Prandtlovou trubicí. Regulace průtoku odsávaného plynu se provádí změnou otáček vývěvy.
Obr. 6-4. Schéma gravimetrické odběrové aparatury (se svolením fy. TESO, a.s.) 6.4 Radiometrická metoda měření emisí tuhých znečišťujících látek Radiometrická metoda je kvazikontinuální metoda měření emisí TZL s odběrem vzorku. Odběrový bod se volí v průřezu měření v místě, kde se dosahuje nejlepší shody s výsledky měření gravimetrickou metodou, tedy střední koncentrací v průřezu měření CA . Princip metody Při průchodu beta záření (elektrony) vrstvou materiálu částic (obecně materiálu) dochází k rozptylu a absorpci záření. Rozptyl β-záření závisí na atomovém čísle Z látky a je tedy závislý na chemickém složení vrstvy částic a je proto nevhodný pro měření. Pro absorpci β-záření, tedy pro zeslabení intenzity β-záření při průchodu vrstvou materiálu, platí
I1 = exp (− µ q ) I0
(6.16)
12
kde µ (m2/kg) je hmotnostní absorpční součinitel β-záření a q (kg/m2) plošná hustota vrstvy prozařované látky. Pro plošnou hustotu vrstvy prozařované látky q (kg/m2) platí
q=ρs
(6.17)
kde ρ (kg/m3) je hustota vrstvy prozařované látky a s (m) tloušťka vrstvy. Hmotnostní absorpční součinitel β-záření µ (m2/kg) obecně závisí na energii zářiče, tj. druhu zářiče, a u zářičů s nižší energií na prostorové hustotě elektronů absorbující látky. Ta je ale závislá na poměru atomového čísla prvku Z k relativní atomové hmotnosti prvku α (číselně shodné s molární hmotností). Jak však ukazují hodnoty v tab. 6-1, je poměr Z/α u většiny prvků, tvořících běžné tuhé znečišťující látky, přibližně konstantní. Tab. 6-1 Poměr atomového čísla Z k relativní atomové hmotnosti α základních prvků prvek Z/α
Al C 0,482 0,50
Ca 0,49
Fe K Mg Na 0,466 0,486 0,494 0,48
O 0,50
S Si 0,499 0,496
Z toho vyplývá důležitý závěr, že u zářičů s nižší energií (aktivitou) je hmotnostní absorpční součinitel β-záření µ (m2/kg) prakticky nezávislý na chemickém složení prozařované látka a závisí pouze na druhu zářiče. Na vlastní zdroje záření jsou kromě nízké intenzity kladeny požadavky, aby prvek měl dostatečně dlouhý poločas rozpadu (požadavek na stálost zářiče) a aby β-záření nebylo doprovázeno zářením γ (elektromagnetické záření s velmi krátkou vlnovou délkou), u kterého je absorpce závislá na chemickém složení látky. U vlastních radiometrických přístrojů se intenzita záření I zjišťuje Geiger-Müllerovou (G-M) trubicí, tj počítačem β-částic. Intenzitu záření I lze proto ve vztahu (6.16) nahradit počtem detekovaných β-částic N a základní vztah (6.16) přejde do tvaru
N1 = exp (− µ q ) N0
(6.18)
Na následujícím obr. 6-5 je znázorněno, jaká změna intenzity záření I , resp. počtu pulzů N, nastane při průchodu záření vrstvou filtračního materiálu před a po expozici. Budeme předpokládat, že intenzita záření na vstupu do filtračního materiálu je po dobu měření konstantní, dána druhem zářiče, a dosahuje hodnoty I0 , resp. počtu pulzů N0. Po průchodu záření vrstvou čistého filtračního materiálu o plošné hustotě q (kg/m2) se intenzita záření, resp. počet pulzů, sníží dle (6.16) a (6.18), na I1, resp. N1. Během odběru vzorku se částice odloučí na filtračním materiálu a vznikne zde vrstva odloučených částic o plošné hustotě qč (kg/m2). Intenzita záření, resp. počet pulzů, klesne při průchodu filtračním materiálem a vrstvou částic na hodnotu Ik, resp. Nk. Z charakteru vztahů (6.16), resp. (6.18) vyplývá, že pro změnu záření za čistým a exponovaným filtračním materiálem lze psát Ik Nk = = exp(− µ q č ) I1 N1
(6.19)
13
Obr. 6-5 Změna intenzity záření, resp. počtu pulzů β-částic, při průchodu záření čistým a exponovaným filtračním materiálem Ze vztahu (6.19) vyplývá, že změna intenzity záření za filtrem Ik/I1, resp. Nk/N1, je dána pouze vrstvou materiálu odloučených částic při odběru vzorku, vyjádřenou plošnou hustotou částic qč (kg/m2) . Plošná hustota qč (kg/m2) vznikla odloučením částic ve vzorku Mč (kg) na kruhové plošce filtračního materiálu Ač (m2), která je konstrukční vlastností přístroje a odpovídá vnitřnímu průřezu trubky, kterou se vzorek přivádí k filtračnímu materiálu (filtrační pás). Pro plošnou hustotu částic qč (kg/m2) proto platí
qč =
Mč Ač
(6.20)
a pro hmotnost odloučených částic při předpokládané 100 % -ní odlučivosti filtru lze psát
Mč = C V
(6.21)
kde C (kg/m3) je hmotnostní koncentrace příměsí v místě odběru a V (m3) odsátý objem vzorku. S použitím vztahů (6.20) a (6.21) ze vztahu (6.19) vyplývá ⎛ Nk CV = exp⎜⎜ − µ N1 Ač ⎝
⎞ ⎟⎟ ⎠
(6.22)
a po úpravě pro koncentraci tuhých částic v odebraném vzorku C (kg/m3) plyne
N1 Nk µ V
Ač ln C=
(6.23)
Realizace měření Vlastní měření je možno charakterizovat jako kvazikontinuální, neboť se skládá z časového úseku pro odběr vzorku a časového úseku pro vyhodnocení měření – stanovení poměru N1/Nk a koncentrace C (kg/m3) dle vztahu (6.23), následně vyjádřené v běžně používaných jednotkách (mg/m3).
14
Na obr. 6-6 je znázorněno schéma radiometrického přístroje, kde jsou zabudovány 2 shodné zářiče a 2 G-M trubice (položka 5). Nejprve se první G-M trubicí zjistí hodnota N1 (1) čistého filtračního materiálu, poté se filtrační pás posune a exponuje se odebíraným vzorkem o objemu vzorku V (m3), obsahujícím tuhé částice o hmotnosti Mč (kg). Po odběru vzorku, jehož doba je dána v závislosti na koncentraci příměsí a jmenovitém průtoku odsávaného vzorku, se filtrační pás znovu posune a stanoví hodnota Nk (1) exponovaného filtru druhou GM trubicí.
Obr. 6-6 Schéma radiometrického přístroje Časový krok přístroje je dán dobou odběru vzorku, nezbytnou k zaznamenání statisticky významné změny N1/Nk u exponovaného filtračního materiálu. Přístroj podává informace o koncentraci v místě měření v takto stanoveném časovém kroku a takto realizované měření se nazývá kvazikontinuální. Jako zářiče se nejčastěji používají izotopy 85Kr nebo 14C.
S ohledem na to, že se jedná o metodu měření s odběrem vzorku z jednoho bodu průřezu měření, musí být známa souvislost mezi koncentrací v tomto bodě a střední koncentrací v průřezu měření, stanovenou gravimetrickou metodou. Tato metoda se proto hodí pro zdroje, kde nedochází k větším změnám výkonu a tím i větším změnám v rozložení rychlostního a koncentračního pole a poměr mezi koncentrací v bodě měření a střední koncentrací je možno považovat za přibližně konstantní. 6.5
Fotometrická metoda měření emisí tuhých znečišťujících látek
Fotometrická metoda je kontinuální metoda měření emisí bez odběru vzorku, kde se stanoví střední koncentrace částic po délce paprsku. Metoda se používá zejména u velkých zdrojů. Princip metody Při průchodu elektromagnetického záření v rozsahu viditelné (λ = 400 – 750 nm) a UV části (λ < 400 nm) spektra dochází k zeslabení intenzity záření v přímém směru vlivem rozptylu a absorpce světla na částicích, které se v plynu nacházejí. Obr.6-7 Princip fotometrické metody
15
Označíme-li podle obr. 6-7 jako I0 (W/m2) intenzitu vysílaného paprsku a I1 (W/m2) intenzitu zeslabeného záření, potom pro pokles intenzity záření I1 / I0 platí tzv. Lambert – Beerův zákon
I1 = exp (− k C M L ) I0
(6.24)
kde značí: - k (m2/kg) extinkční součinitel, závislý na zrnitosti, tvaru, hustotě a barvě částic a vlnové délce záření, - CM (kg/m3) střední hmotnostní koncentraci částic po délce paprsku, - L (m) efektivní délku paprsku, tj. délku, kde se záření setkává s částicemi. Pro poměr I1 / I0 je zavedeno označení transmise nebo transmitance T I1 =T I0 a pro vztah ln(I0 / I1) se zavádí označení absorbance A (dříve extinkce E) I0 =A I1 Mezi transmitancí T a absorbancí A proto platí jednoduchý přepočítávací vztah ln
(6.25)
(6.26)
I0 1 = ln (6.27) I1 T Ze vztahu (6.24) a s použitím vztahů (6.25) a (6.26) vyplývá, že pro součin k CM L lze psát A = ln
1 = − ln T T a odtud pro koncentraci CM dostaneme s použitím veličin A nebo T konečný vztah k C M L = A = ln
CM =
− ln T A = kL kL
(6.28)
(6.29)
Realizace měření Vlastní přístroje, pracující na principu zeslabení světla v přímém směru, se nazývají transmitoměry a dráha paprsku L se rovná buď průměru potrubí D, když vysílač záření (zdroj) je umístěn na jedné straně průřezu potrubí a snímač záření (detektor) na druhé straně průřezu potrubí nebo 2D, když vysílač i snímač záření je umístěn na stejné straně a na opačné straně je umístěn pouze reflektor. Přístroje mohou být jednoduché jednopaprskové , či složitější vícepaprskové, kde jeden paprsek se využívá jako referenční. Jako zdroj viditelného záření může být použita nízkonapěťová žárovka, rtuťová výbojka je zdrojem čárového spektra v oblasti UV a viditelného spektra, deutériová výbojka (těžký vodík) je zdrojem záření v širokém rozsahu UV a viditelného záření. Volba zdroje záření závisí na typu přístroje, zda je určen pouze pro monitorování tuhých znečišťujících látek nebo současně ke sledování plynných ZL, např. SO2 a NO. 16
Vyhodnocení střední koncentrace po průřezu měření CA Zásadním problémem fotometrických přístrojů, sledujících zeslabení světla v přímém směru, tj. absorbanci A nebo transmitanci T je, že vyhodnocují koncentraci částic po dráze paprsku CM a nikoliv střední koncentraci v průřezu měření CA , která je cílem měření emisí. Současně není přesně známa hodnota extinkčního součinitele k , který je velmi složitou veličinou a jeho hodnota závisí na vlastnostech nejenom částic, ale i záření, takže i vyjádření hodnoty koncentrace CM ve vztahu (6.29) je velmi problematické. Tyto nedostatky řeší požadavek vyhlášky MŽP č. 356/2002 Sb. na ověření správnosti údajů kontinuálního měření jednorázovým měřením nejméně 1 x za rok. Toto „cejchování“ se provádí gravimetrickou metodou, kterou se stanoví střední koncentrace v průřezu měření CA. Provádí-li se současně gravimetrické měření a fotometrické měření v průřezech měření, které nejsou od sebe příliš vzdáleny, potom můžeme z výsledků obou měření učinit následující závěry. Z výsledků fotometrického měření vyplývá vztah (6.29), kde známe hodnotu A, hodnotu L, neznáme však hodnotu extinkčního součinitele k a tudíž ani CM . Dosadíme-li však do tohoto vztahu výsledky současně prováděného gravimetrického měření, tedy zjištěné střední koncentrace po průřezu CA , potom z (6.29) můžeme vyhodnotit konstantu cejchování k* k* =
A
(6.30)
CA L
a s použitím takto zjištěné konstanty cejchování vyjádřit hledanou střední koncentraci částic v průřezu měření CA
CA =
A k *L
(6.31)
Provedené cejchování tak současně splnilo dva cíle. Za prvé vyřešilo problém neznámé hodnoty extinkčního součinitele k u fotometrického měření a za druhé umožnilo přechod mezi nic neříkající střední koncentrací podél průřezu potrubí CM a požadovanou střední koncentrací po průřezu CA. Fotometrické přístroje, pracující na principu zeslabení intenzity záření v přímém směru, se s využitím vztahu (6.31) používají ke kontinuálnímu měření koncentrace TZL, ale i SO2 a NO u největších zdrojů, kde je předepsáno kontinuální měření. Současně s měřením střední koncentrací po průřezu CA je však nutno zajistit i kontinuální měření průtoku plynu v místě měření. To lze zajistit např. bezdotykovým ultrazvukovým měřením rychlost plynu. Při změně výkonu zdroje dochází i ke změně rychlostního a koncentračního profilu v průřezu měření a ke stanovení střední rychlosti v průřezu měření vA, resp. střední koncentrace částic v průřezu měření CA , je nutno použít příslušnou přepočítávací konstantu u měření rychlostí a příslušnou konstantu k* u měření koncentrací. Jednotlivé přepočítávací konstanty se stanoví cejchováním v závislosti na výkonu zdroje a při vlastním měření se pro vyhodnocení měření konstanty přiřadí podle aktuálního výkonu zdroje. Jako příklad měřicí aparatury je na obr. 6-8 znázorněna vlevo fotometrická aparatura fy. Sick v uspořádání pro měření střední koncentrace TZL a vpravo aparatura téže firmy pro současné měření TZL a SO2. Aparatury se liší zejména zdrojem záření. U alternativy vlevo se používá
17
žárovka jako zdroj viditelného světla a zeslabení světla se vyhodnocuje v rozsahu viditelného záření. U alternativy vpravo se jako zdroj záření používá rtuťová výbojka a ze 6 čárových
Obr. 6-8 Fotometrická aparatura k měření koncentrace TZL (vlevo) a TZL a SO2 (vpravo) spekter se rotujícím filtrem vyberou 3 vlnové délky, jedna v oblast UV záření (313 nm) a dvě v oblasti viditelného záření (436nm a 546 nm) . Tuhé částice zeslabují světlo jak v oblasti UV tak viditelné oblasti, SO2 pouze v oblasti UV záření. Kombinací zeslabení světla při 3 různých vlnových délkách lze rozlišit přítomnost TZL, SO2 a eliminovat vliv ostatních plynů, jako jsou NO, CO, CO2. Literatura ke kapitole 6
Vyhláška MŽP č. 356/2002 Sb., kterou se stanoví seznam znečišťujících látek, obecné emisní limity, způsob předávání zpráv a informací, zjišťování množství vypouštěných znečišťujících látek, …. ČSN ISO 9096 Stacionární zdroje emisí – Stanovení hmotnostní koncentrace a hmotnostního toku tuhých částic v potrubí – Manuální gravimetrická metoda Firemní literatura (TESO, Sick, F&H, Verewa)
18
7 Metody pro kontinuální měření plynných emisí, automatické analyzátory Při měření hmotnostního toku plynné znečišťující látky se předpokládá, že její koncentrace je v průřezu rovnoměrně rozdělena a k jejímu stanovení postačí odběr vzorku z jednoho bodu průřezu. U kontinuálního měření se k vyhodnocení koncentrace látky používají automatické analyzátory. Metody pro měření jednotlivých znečišťujících látek jsou stanoveny legislativně v příloze č. 6 k Vyhlášce MŽP č. 356/2002 Sb. (Metody měření a technické požadavky pro kontinuální měření emisí). V tab.7-1 jsou podle této přílohy uvedeny principy metod pro kontinuální měření emisí. Tab. 7-1 Principy metod pro kontinuální měření emisí Princip metody pro kontinuální měření emisí absorpce beta záření fotometrie absorpce viditelného záření infračervená spektrometrie nedisperzní infračervená absorpční spektrometrie (NDIR) ultrafialová spektrometrie nedisperzní ultrafialová absorpční spektrometrie (NDUV) potenciometrie kolorimetrie plamenoionizační detekce katalytické spalování chemiluminiscence paramagnetismus elektrochemická s keramickým elektrolytem psychrometrická vysokoteplotní metoda hmotnostní spektrometrie (MS) infračervená absorpční spektrometrie s Fourierovou transformací (FTIR)
Měřená látka tuhé znečišťující látky tuhé znečišťující látky tuhé znečišťující látky SO2, CO, NOx (NO), HCl, HF CO, CO2, SO2, NO, NO2, NH3, H2S, CS2, jednotlivé organické sloučeniny SO2, NOx (NO), CO CO, CO2, SO2, NO, NO2, NH3, jednotlivé organické sloučeniny F¯,Cl¯ H2S TOC TOC NOx (NO) O2 O2, H2O H2O současně všechny jednotlivé organické látky, TOC, většina plynných anorganických látek TOC, současně všechny plynné anorganické i organické látky s výjimkou sloučenin s homoatomárními molekulami
Nejčastěji používané jsou metody optické, při kterých je nějakým způsobem ovlivňováno elektromagnetické záření vlnových délek v oblasti: • ultrafialového záření (UV), λ < 450 nm, • viditelného záření (VIS), 450 nm < λ < 750 nm, • infračerveného záření (IR, IČ), λ > 750 nm. Při těchto tzv. fotometrických metodách se využívá např. absorpce, rozptyl, lom elektromagnetického záření a mezi optické metody patří i fluorescence a chemiluminiscence, kde dochází k emisi záření. Fotometr se obecně skládá z: zdroje záření, monochromátoru, kyvety s měřeným plynem, detektoru, optických částí pro usměrnění paprsku, zařízení pro modulaci paprsku. Zdroj záření se volí dle požadavku vhodné vlnové délky. V oblasti viditelného světla je zdrojem většinou nízkonapěťová žárovka (wolframová, chromniklová, wolframová plněná
jodem vyzařující i v části UV spektra), v UV oblasti nejčastěji rtuťové výbojky dávající čárové spektrum. Deuteriové výbojky poskytují spojité spektrum ve VIS a UV oblasti. Monochromátory umožní využít pouze požadované vlnové délky záření ze zdroje, tvoří je skleněné filtry, plynové filtry, mřížky, hranoly. Jako detektory světla se používají vakuové fotonky, fotonásobiče, polovodičové fotočlánky a také pneumatické detektory. K usměrnění dráhy paprsků slouží různé optické části analyzátorů jako zrcadla, čočky, hranoly. Kyvety jsou nádoby, kde proudí měřený plyn a dochází k absorpci záření. Fotometry jsou jednopaprskové nebo dvoupaprskové. V jednopaprskovém fotometru jde paprsek ze zdroje přes filtr světla a měřicí kyvetu přímo na detektor. Tyto fotometry jsou používány pro jednoduché aplikace, rušivé vlivy na přesnost měření představují změny intenzity záření zdroje, změny v citlivosti detektoru, znečištění okének kyvety, absorpce záření složkami nosného plynu. Dvoupaprskové fotometry obsahují referenční kyvetu, kterou prochází srovnávací paprsek porovnávaný s měřícím paprskem. Tyto analyzátory mají buď jeden nebo dva zdroje záření a jeden nebo dva detektory. Nejpřesnější jsou dvoupaprskové fotometry s jedním zdrojem záření a jedním detektorem. Přehled o metodách, které se v současné době používají u moderních analyzátorech ke stanovení koncentrace znečišťujících látek, uvádí Bartovský v publikaci Analyzátory emisí. Infračervená spektrometrie Infračervená spektrometrie se v literatuře označuje jako nedisperzní infračervený princip (NDIR), neboť přístroje pracují s nerozptýleným zářením. Patří k nejrozšířenějším metodám pro měření SO2, CO, NOx, HCl, HF, ale i např. pro CO2, NH3, H2S. Princip této metody využívá vlastnosti většiny plynů s výjimkou dvouatomových plynů N2, O2, H2 a dále He, Ne, Ar, že absorbují záření v infračervené části spektra elektromagnetického záření. Absorpční spektra některých plynů v IČ oblasti jsou uvedena na obr. 7-1.
Obr. 7-1 Absorpční spektra některých plynů v IČ oblasti [Bartovský]
Zdrojem IČ záření bývá chromniklové vlákno žhavené přibližně na 700 °C. Selektivnost analyzátoru na danou měřenou složku se dosahuje zpravidla filtry propouštějícími záření požadované vlnové délky, monochromátory se pro nákladnost většinou nepoužívají. Nebo je možné použití selektivních tlakových detektorů, které indikují pouze záření dané vlnové délky. Selektivní tlakový detektor umístěný na konci optické trasy je naplněn měřenou složkou. Záření o vlnové délce odpovídající absorpčnímu spektru měřené složky, které se neabsorbovalo v měřicí kyvetě se absorbuje až v detektoru, kde se energie absorbovaného záření přemění v teplo a změna teploty vyvolá změnu tlaku nebo objemu, které se indikují a porovnávají se změnami v detektoru záření prošlého srovnávací kyvetou naplněnou neabsorbujícím plynem. Jedná se o tzv. pozitivní filtraci (záření vlnových délek příslušných měřené složce se pohlcuje nejlépe právě touto složkou). Na obr. 7-2 je schéma analyzátoru Binos s plynem plněným detektorem.
Obr. 7-2 Schéma analyzátoru Binos fy Rosemount s plynem plněným detektorem [Bartovský]
Ultrafialová spektrometrie Ultrafialová spektrometrie patří také do široké skupiny fotometrických metod a využívá schopnosti některých plynů absorbovat záření v ultrafialové části spektra. Tento princip se označuje jako nedisperzní ultrafialový princip (NDUV) a používá se zejména pro SO2, NO, CO a dále pro NO2, NH3, O3 aj. Na obr. 7-3 jsou absorpční spektra některých plynů v UV oblasti.
Obr. 7-3 Absorpční spektra některých plynů v UV oblasti [Bartovský] Podle použitého zdroje UV záření (rtuťové výbojky s čárovým spektrem záření, deuteriové výbojky se spojitým spektrem, výbojky s dutou katodou), optických filtrů, způsobů modulace a detekce (polovodičové fotoelektrické články, vakuové fotonky), existuje řada přístrojů. Na obr. 7-4 je analyzátor Radas 1G pro zjišťování koncentrace NO. Zdrojem záření je výbojka s dutou katodou naplněnou N2 a O2 pod nízkým tlakem. Při doutnavém výboji se kromě spojitého spektra UV záření z katody vyzařují specifické spektrální čáry NO (tzv. rezonanční záření). Rotační plynový filtr má jednu komůrku naplněnou oxidem dusnatým, kde se absorbuje záření vlnových délek příslušných NO, druhá komůrka je naplněná vzduchem. Některé přístroje pro současné měření více látek využívají kromě absorpce záření v ultrafialové a infračervené oblasti také absorpci v oblasti viditelného záření. Typický představitel této kategorie je analyzátor Sick GM 21 pro současné měření koncentrace SO2 a TZL přímo v kouřovodu – obr. 7-5. Zdrojem záření je nízkotlaká rtuťová výbojka vyzařující záření o vlnových délkách 254, 313, 365, 405, 436 a 546 nm. Rotační clona s interferenčními filtry propouští záření o vlnových délkách 313 nm (absorpce vlivem TZL, SO2 a NO2), 436 nm (absorpce vlivem TZL a NO2) a 546 nm (absorpce vlivem TZL a NO2). Nadbytečnou
vlnovou délkou se eliminuje vliv NO2 jakožto další složky odpadního plynu a je možno určit koncentrace SO2 a TZL.
Obr. 7-4 Analyzátor Radas 1G firmy Hartmann a Braun
Obr. 7-5 Fotometrický analyzátor Sick GM 21 pro stanovení SO2 a TZL [Bartovský] Potenciometre Patří mezi elektrochemické metody, používá se pro stanovení koncentrace iontů F¯, resp. fluorovodíku HF a Cl¯, resp. chlorovodíku HCl. Vzorek analyzovaného plynu se přivádí do reagenčního činidla, kde dochází k jeho absorpci a tvorbě iontů. Změna koncentrace iontů měřené látky se stanoví měřením rozdílu potenciálů na iontově selektivní elektrodě a referenční elektrodě s konstantním potenciálem. Napětí mezi elektrodami je úměrné koncentraci měřené látky. Selektivita se dosahuje vhodnou volbou reagenčního činidla a příslušné selektivní elektrody. Na obr. 7-6 je schéma analyzátoru s potenciometrickým principem.
Obr. 7-6 Schéma analyzátoru s potenciometrickým principem Kolorimetrie Principem této metody je barevná změna vhodného reagenčního činidla při reakci s měřenou látkou. Změna barvy činidla je úměrná koncentraci měřené látky a stanovuje se fotometricky měřením odrazu vysílaného světelného záření od povrchu exponovaného filtru. Kolorimetrie se používá pro stanovení koncentrace sirovodíku H2S, reagenčním činidlem je octan olovnatý, kterým je napuštěn postupně se odvíjející filtrační pásek. Na obr. 7-7 je přístroj Monocolor od firmy Maihak.
Obr. 7-7 Analyzátor Monocolor s kolorimetrickým principem Plamenoionizační detekce Metoda využívá snadné ionizace molekul organických látek v plynu, ke které dochází v plameni hořícího vodíku za vysokých teplot. Vzniklé ionty se pohybují mezi dvěma elektrodami blízko plamene a umožňují mezi nimi vedení elektrického proudu, jehož velikost je úměrná koncentraci organických látek v plynu. Vodík ani ostatní běžné plyny N2, O2, CO2,
CO, H2O a vzácné plyny se v plameni neionizují a neovlivňují tak velikost protékajícího proudu. Metoda označovaná také jako FID (Flame Ionisation Detection) se používá ke stanovení celkové koncentrace uhlovodíků CxHy a ostatních organických látek obsahujících uhlík, vyjádřené jako TOC. Na obr. 7-8 je schéma přístroje na principu plamenoionizační detekce.
Obr. 7-8 Schéma přístroje s plamenoionizační detekcí Katalytické spalování U této metody se využívá toho, že některé látky se za přítomnosti vhodného katalyzátoru spalují při značně nižší teplotě než bez katalyzátoru. V analyzátoru je katalyzátor nanesen na elektricky žhavené odporové vlákno, vyhřívané na určitou nižší teplotu než je potřebná pro hoření bez katalyzátoru. Je-li přiveden vzorek plynu obsahující organické látky, dojde na katalyzátoru ke spálení i při nižší teplotě. Hořením se uvolní teplo, zvýší se teplota vlákna a tím i jeho odpor. Změna odporu je úměrná koncentraci měřené látky. Princip se používá ke stanovení koncentrace uhlovodíků a ostatních organických látek obsahujících uhlík, vyjádřené jako TOC. Nejčastěji používaný senzor se nazývá pelistor, což je odporové vinutí z platinového drátu v žáruvzdorné keramické perličce o velikosti 1 až 2 mm, na jejímž povrchu je nanesen katalyzátor (nejčastěji platina nebo směs platiny s paládiem). V měřicí komoře (obr. 7-9) se měřicí pelistor se zapojuje se srovnávacím pelistorem bez katalyzátoru ke kompenzaci rušivých vlivů.
Obr. 7-9 Schéma měřicí komory pro katalytické spalování a měřicího pelistoru
Chemiluminiscence Chemiluminiscenční princip patří mezi optické metody a používá se ke stanovení koncentrace oxidu dusnatého NO, jak v emisích, tak v imisích. Oxidací oxidu dusnatého NO ozónem O3 vzniká oxid dusičitý v nestabilním excitovaném stavu NO2*. Z tohoto stavu přechází téměř okamžitě na nižší energetickou hladinu a rozdíl energií se vyzáří ve formě tzv, chemiluminiscenčního záření v rozsahu vlnových délek 600 až 800 nm. NO + O3 → NO2* + O2 NO2* → NO2 + hν Intenzita záření je úměrná koncentraci NO. Na obr. 7-10 je schéma ústřední části analyzátoru Horiba.
Obr. 7-10 Schéma ústřední části chemiluminiscenčního analyzátoru Horiba [Bartovský] Paramagnetismus Paramagnetický princip se využívá ke stanovení obsahu O2 v plynných směsích. Je založen na vlastnosti některých látek, že se v silně nehomogenním magnetickém poli soustřeďují molekuly plynu do míst s vyšší intenzitou magnetického pole. Jedná se o paramagnetické látky, diamagnetické látky jsou naopak z magnetického pole vypuzovány. Téměř všechny
Obr. 7-11 Magnetopneumatický analyzátor firmy Horiba
plyny jsou slabě diamagnetické, mezi technicky důležitými plyny je paramagnetický pouze kyslík a některé oxidy dusíku. Analyzátorů s paramagnetickým principem je celá řada, na obr. 7-11 je magnetopneumatický analyzátor firmy Horiba. Do měřicího prostoru tvořeného nehomogenním magnetickým polem se přivádí měřený plyn obsahující kyslík a referenční bez kyslíku, zpravidla dusík, přiváděný dvěma kanálky. Obsahuje-li měřený plyn kyslík, soustředí se v prostoru vysoké intenzity magnetického pole v místě vyústění jednoho kanálku s referenčním plynem. Vzniklý tlakový rozdíl mezi přívodními kanálky se měří a je úměrný koncentraci kyslíku. Literatura ke kapitole 7 Vyhláška MŽP č. 356/2002 Sb., kterou se stanoví seznam znečišťujících látek, obecné emisní limity, způsob předávání zpráv a informací, zjišťování množství vypouštěných znečišťujících látek, …. Bartovský, T.: Analyzátory emisí, VUSTE Servis, Praha, 1994 Firemní literatura (Sick, Horiba, Hartmann & Braun, Maihak, Rosemount)
8 Legislativa v oblasti imisí Základním právním předpisem v oblasti imisí, navazujícím na zákon o ochraně ovzduší, je „Nařízení vlády č. 350/2002 Sb., kterým se stanoví imisní limity a podmínky a způsob sledování , posuzování, hodnocení a řízení kvality ovzduší“. Jak již vyplývá z názvu, tímto nařízením vlády se stanovují: • imisní limity, meze tolerance, cílové imisní limity a dlouhodobé imisní cíle, • způsob posuzování úrovně znečištění ovzduší, • oblasti a místa se zhoršenou a dobrou kvalitou ovzduší, • zásady měření úrovně znečištění ovzduší. NV č. 350/2002 Sb. bylo novelizováno NV č. 429/2005 Sb. 8.1 Základní pojmy Některé základní pojmy v oblasti imisí již byly definovány v kapitole 2, věnované zásadám ochrany ovzduší dle zákona o ovzduší č. 86/2002 Sb. Pojmy imisní limit a mez tolerance byly definovány v kapitole 2.1. V kapitole 2.4, věnované přípustné úrovni znečištění, bylo uvedeno, že imisní limit nesmí být překročen o více než mez tolerance a nad stanovenou četnost překročení. U troposférického ozónu je přípustná úroveň znečištění určena cílovými imisními limity a dlouhodobými imisními cíli. Pojmy oblast se zhoršenou kvalitou ovzduší, smogová situace a zvláštní imisní limit byly definovány v kapitole 2.5. V této části je uveden bližší výklad některých již uvedených základních pojmů a definice nových základních pojmů v oblasti imisí. Cílový imisní limit (Pozn. - pro ozón a podle novely NV č. 429/2005 Sb. i pro některé další znečišťující látky ) – koncentrace znečišťující látky ve vnějším ovzduší stanovená za účelem odstranění, zabránění nebo omezení škodlivých účinků na lidské zdraví a na životní prostředí celkově, které je třeba dosáhnout, pokud je to možné, ve stanovené době. Dlouhodobý imisní cíl pro ozón – taková úroveň znečištění ovzduší ozónem, pod níž lze na základě současného stavu vědeckého poznání vyloučit přímý škodlivý vliv na zdraví lidí, zvířat a na ŽP. Posuzování kvality ovzduší – schválená metoda k provádění měření, výpočtu, předpovědi nebo odborného odhadu úrovně znečištění ovzduší. Horní mez posuzování úrovně znečištění ovzduší – koncentrace ZL, při jejímž dosažení či překročení na určitém území je nutno používat k posouzení úrovně znečištění ovzduší pouze měření.
Dolní mez posuzování úrovně znečištění ovzduší – koncentrace ZL, pod níž je na určitém území možno používat k posouzení úrovně znečištění ovzduší pouze modelových výpočtů nebo odborných odhadů. Referenční metoda měření – postup, který zahrnuje popis odběru, transportu a úpravy vzorku ovzduší a stanovení koncentrace dané látky. Ekvivalentní metoda – metoda, kterou se prokazatelně vykazují stejné jakostní znaky a která poskytuje stejné (srovnatelné) výsledky jako metoda referenční. Oxidy dusíku NOx – směs oxidu dusnatého NO a oxidu dusičitého NO2, jejichž koncentrace je součtem koncentrací NO a NO2 v objemových jednotkách (ppb) a vyjádřených jako NO2 v (µg/m3). Poznámka: 1 ppb obj. NO představuje objem 1 mm3 NO v 1 m3 plynu a odpovídá hmotnostní koncentraci (při normálních podmínkách) 10-9ρN,NO = 1,34 .10-9 kg/m3 = 1,34 µg/m3. Podobně objemovému podílu 1 ppb obj. NO2 odpovídá hmotnostní koncentrace (při normálních podmínkách) 10-9ρN,NO2 = 2,05 µg/m3. Uvedený postup vyjádření koncentrace NOx jako NO2 v hmotnostních jednotkách (µg/m3) je stejný, jako kdybychom nejprve samostatně vyjádřili hmotností koncentrace NO a NO2, hmotnostní koncentraci NO poté přepočítali pomocí molárních hmotností na ekvivalentní hmotnostní koncentraci NO2 a takto přepočtenou ekvivalentní koncentraci NO2 sečetli s vlastní koncentrací NO2. Suspendované částice – částice, které v důsledku zanedbatelné pádové rychlosti přetrvávají dlouhou dobu v atmosféře. Poznámka: Ekvivalentní a lépe vystihující název je „částice ve vznosu“. Suspendované částice frakce PM10 – částice, které projdou při odběru vzorku velikostně – selektivním vstupním filtrem vykazujícím pro aerodynamický průměr 10 µm odlučovací účinnost 50 %. Poznámka: Definice frakce PM10 je dána evropskou normou ČSN EN 12341 z roku 2000 (Kvalita ovzduší – Stanovení frakce PM10 aerosolových částic – Referenční metoda a postup při terénní zkoušce …) a v článku 3.5 se uvádí, že PM10 je označení pro vzorkování tzv. thorakálních částic. Thorakální částice jsou vdechované částice pronikající za hrtan a závislost frakčního průniku, resp. frakční odlučivosti na aerodynamické velikosti částice je převzata ze závislosti uvedené v mezinárodní normě ČSN ISO 7708 z roku 1998 (Kvalita ovzduší – Definice velikostních frakcí částic pro odběr vzorků k hodnocení zdravotních rizik) v Tabulce B.2. Pro aerodynamickou velikost částice 10 µm je zde definován frakční průnik 50,0 % a vlastní třídicí křivka je velmi plochá a zasahuje až do velikosti částice 50 µm, kde frakční průnik dosahuje nuly . Původní definice frakce PM10 pochází z amerického předpisu Federal Register 40 CFR, 1987, zpracovaného agenturou EPA (Environmental Protection Agency, kde je však třídicí křivka ostřejší, začíná od částice velikosti 1 µm , kde je frakční průnik 100 %, pro částici 10 µm je frakční průnik 55,1 a nulový průnik je definován již pro částici velikosti 16 µm. Jemné suspendované částice PM2,5 – částice, které projdou při odběru vzorku velikostně – selektivním vstupním filtrem vykazujícím pro aerodynamický průměr 2,5 µm odlučovací účinnost 50 %.
Metoda pro výpočet rozptylu znečištění ovzduší – způsob výpočtu koncentrací ZL a jejich rozptylu v čase a prostoru. Prekurzory ozónu – znečišťující látky vstupující do fotochemických reakcí vedoucích ke vzniku troposférického ozónu. Poznámka: NO a VOC Depoziční limit – maximální přípustné množství látek znečišťujících ovzduší usazené nebo vstřebané na jednotku plochy zemského povrchu za časovou jednotku v důsledku vynášecích a vymývacích procesů z atmosféry (poznámka: suchá a mokrá depozice), které nevyvolá žádné negativní efekty a procesy v ekosystému. Liniový zdroj znečišťování ovzduší – dopravní komunikace, která je používána nebo navrhována pro provoz mobilních zdrojů znečišťování. Prašný spad – hmotnost deponovaného materiálu, který se po předcházejícím znečištění ovzduší usadil na jednotku plochy zemského povrchu za časovou jednotku v důsledku vynášecích a vymývacích procesů z atmosféry. Troposférický ozón – ozón nacházející se v přízemní vrstvě atmosféry a vznikající na základě vzájemných chemických reakcí kyslíku a prekurzorů ozónu. 8.2 Přípustné limity znečištění Pro ochranu zdraví Pro ochranu zdraví jsou stanoveny imisní limity, případně meze tolerance a četnosti překročení příslušných imisních limitů a dolní a horní meze posuzování pro SO2, suspendované částice frakce PM10, NO2 , Pb, CO a benzen. Pro troposférický ozón O3 je stanoven cílový imisní limit a dlouhodobý imisní cíl. Cílové imisní limity jsou podle novely NV č.429/2005 Sb. stanoveny i pro těžké kovy Cd, As a Ni a pro benzo(a)pyren. Pro prašný spad je stanoven depoziční limit. Pro ochranu ekosystémů a vegetace Pro ochranu ekosystémů a vegetace jsou stanoveny imisní limity pro SO2 a NOx a pro troposférický ozón O3 je stanoven cílový imisní limit a dlouhodobý imisní cíl pro ochranu vegetace. Imisní limity jsou hmotnostní koncentrace vztažené na standardní podmínky vzduchu – teplotu 20 °C a normální tlak 101 325 Pa. Časový úsek průměrování Co se týká časového úseku, ke kterému se imisní limit vztahuje, pro ochranu zdraví lidí se u většiny látek zavádí imisní limit jako aritmetický průměr za 1h (hodinový imisní limit), aritmetický průměr za 24 h (denní imisní limit) a aritmetický průměr za kalendářní rok (roční imisní limit). U CO je imisní limit vztažen na 8-hodinový klouzavý průměr.
Roční imisní limit SO2 pro ochranu ekosystémů a vegetace je definován i jako aritmetický průměr za zimní období. Naopak u imisního limitu O3 pro ochranu vegetace se hodnota dlouhodobého imisního cíle i cílového imisního limitu stanoví za letní období od května do července. Imisní limity pro ochranu zdraví V následující tab. 8-1 jsou uvedeny imisní limity (IL) pro ochranu zdraví. Současně jsou v tabulce u jednotlivých ZL uvedeny dolní a horní meze posuzování (LAT, UAT) a pokud jsou stanoveny, tak i meze tolerance (MT) pro rok 2005 a termín dosažení IL, tj. termín, od kdy je mez tolerance rovna nule. Současně je u jednotlivých IL a mezí tolerance MT uvedena maximální povolená četnost překročení těchto koncentrací. Všechny hodnoty koncentrací jsou uvedeny v (µg/m3). Tab. 8-1 Imisní limity pro ochranu zdraví Zneč. látka
Doba
SO2
1 hodina
průměrování
-
-
350
MT pro rok 2005 -
-
-
-
-
-
Termín dosažení IL
max. 24 x za rok
24 hodin PM10
24 hodin
NO2
1 rok 1 hodina
Pb CO
Imisní limit (IL)
Mez pro posuzování dolní (LAT) horní (UAT)
1 rok 1 rok max. denní 8h klouzavý průměr
benzen 1 rok
50
75
125
max. 24 x za rok
max. 24 x za rok
max. 3 x za rok
20
30
50
max. 7 x za rok
max. 7 x za rok
max. 35 x za rok
10 100
14 140
40 200
max. 18 x za rok
max. 18 x za rok
max. 18 x za rok
26 0,25 5 000
32 0,35 7 000
2
3,5
50
1.1.2010
40 0,5 10 000
10 -
1.1.2010 -
5
5
1.1.2010
U znečišťujících látek NO2 a benzenu, kde je stanoven termín dosažení imisních limitů až od 1.1.2010, je v následující tab. 8-2 uveden časový rozpis snižování mezí tolerance podle kalendářních roků. Tab. 8-2 Časový rozpis hodnot MT (µg/m3) pro jednotlivé ZL a roky Znečišťující látka NO2 NO2 benzen
Doba 2005 průměrování 1 hodina 50 1 rok 10 1 rok 5
2006
2007
2008
2009
40 8 4
30 6 3
20 4 2
10 2 1
Depoziční limit pro prašný spad je 12,5 g/m2 za měsíc. Poznámka: Tato hodnota je přísnější, než v minulosti (v 70. letech) používaný maximální roční spad 150 g/m2 za rok, neboť prašný spad silně závisí na ročním období, zejména provozu spalovacích zdrojů.
Imisní limity pro ochranu ekosystémů a vegetace Pro SO2 a NOx jsou stanoveny imisní limity pro ochranu vegetace a ekosystémů. Tyto hodnoty jsou uvedeny v tab. 8-3. Tab. 8-3 Imisní limity pro SO2 a NOx pro ochranu ekosystémů a vegetace Znečišťující látka
Doba průměrování
SO2
1 rok a zimní období (1. října – 31. března) 1 rok
NOx
Mez pro posuzování dolní (LAT) horní (UAT) 8 12 19,5
Hodnota IL (µg/m3) 20
24
30
Cílové imisní limity a dlouhodobé imisní cíle pro ochranu zdraví Cílové imisní limity pro ochranu zdraví jsou stanoveny pro O3, těžké kovy Cd, As a Ni a pro benzo(a)pyren (BaP). Hodnoty jsou uvedeny v následující tab. 8-4. Tab. 8-4 Cílové imisní limity pro ochranu zdraví Zneč. látka
Doba průměrování
O3
maximální denní 8h klouzavý průměr
Cd As Ni BaP
1 rok 1 rok 1 rok 1 rok
Mez pro posuzování dolní (LAT) -
horní (UAT) 120*
Hodnota IL (µg/m3) 120
Termín dosažení IL
1.1.2010
max. 25x v průměru za 3 roky
0,002 0,0024 0,010 0,0004
0,003 0,0036 0,014 0,0006
0,005 0,006 0,020 0,001
31.12.2012 31.12.2012 31.12.2012 31.12.2012
*)
Hodnota 120(µg/m3) značí dlouhodobý imisní cíl pro O3 bez povolené četnosti překročení, jako je tomu u cílového imisního limitu. Cílový imisní limit a dlouhodobý imisní cíl pro O3 pro ochranu vegetace Cílový imisní limit a dlouhodobý imisní cíl pro ozón a ochranu vegetace je odvozený od časového překročení hodinových koncentrací ozónu v letním období od května do července a jeho vysvětlení je nad rámec tohoto základního předmětu. 8.3 Posuzování úrovně znečištění Posouzení kvality ovzduší dle zákona o ovzduší č. 86/2002 Sb. již byla věnována stručná informace v kapitole 2.5, kde byla definována oblast se zhoršenou kvalitou ovzduší. Při posuzování úrovně znečištění ovzduší se hodnotí ty znečišťující látky, pro které jsou stanoveny imisní limity (např. tab. 8-1) a cílové imisní limity (např. troposférický ozón) a dále jemné suspendované částice PM2,5 a prekurzory ozónu, uvedené v příloze č. 7 NV. Jedná se o oxid dusnatý NO a 31 doporučených VOC, např. ethan, ethylen, acetylen, propan, 2 formy butanů, benzen, toluen, formaldehyd, …).
Koncentrace částic PM2,5 a koncentrace prekurzorů ozónu se zjišťují v případě technické dostupnosti odpovídajících přístrojů v oblastech se zhoršenou kvalitou ovzduší. Koncentrace částic PM2,5 se hodnotí z hlediska škodlivosti na lidské zdraví. Posuzování úrovně znečištění se v závislosti na horní a dolní mezi posuzování dané znečišťující látky provádí: • měřením v sídelních seskupeních (>250 000 obyvatel nebo místa s vysokou hustotou obyvatel), kde úroveň znečištění dosahuje nebo překračuje horní mez posuzování a v oblastech, kde znečištění ozónem překračuje dlouhodobý imisní cíl (během posledních 5 let), • modelováním nebo odborným odhadem v oblastech, kde úroveň znečištění nepřesahuje dolní mez posuzování, • kombinací měření a modelování, kde úroveň znečištění je v oblasti mezi dolní a horní mezí posuzování. Hodnocení kvality ovzduší, tj. vyčlenění oblastí s dobrou a se zhoršenou kvalitou ovzduší, se provádí na základě výsledků posouzení úrovně znečištění. Místa a oblasti, kde znečištění nedosahuje hodnot imisních limitů, jsou považována za oblasti s dobrou kvalitou ovzduší. V oblastech se zhoršenou kvalitou ovzduší musí být vypracovány programy ke zlepšení ovzduší pro ty látky, kde se překračují imisní limity. Oblasti se zhoršenou kvalitou ovzduší, stanovené na základě koncentrací ozónu, podléhají národnímu programu snižování emisí prekurzorů troposférického ozónu. Na území národních parků a v chráněných krajinných oblastech, na území o nadmořské výšce > 800 m a ve vybraných lesních oblastech, zveřejněných ve Věstníku MŽP, musí být dodržovány imisní limity pro ochranu ekosystémů a vegetace. Měření úrovně znečištění zajišťuje síť automatizovaných měřicích stanic pro kontinuální měření koncentrací ZL (automatizovaný imisní monitoring AIM), doplněná sítí manuálních stanic. Zajištěním měření je pověřen ČHMÚ. K hodnocení kvality ovzduší lze využít i výsledky měření ostatních organizací. Měření imisí na úrovni ČHMÚ a ostatních autorizovaných subjektů tvoří imisní informační systém (IIS). O něm a o imisní situaci v ČR je podána bližší informace v kapitole 9. Literatura ke kapitole 8 Nařízení vlády č. 350/2002 Sb., kterým se stanoví imisní limity a podmínky a způsob sledování , posuzování, hodnocení a řízení kvality ovzduší Nařízení vlády č. 429/2005 Sb., kterým se mění Nařízení vlády č. 350/2002 Sb. ČSN EN 12341 Kvalita ovzduší – Stanovení frakce PM10 aerosolových částic – Referenční metoda a postup při terénní zkoušce …, 2000 ČSN ISO 7708 Kvalita ovzduší – Definice velikostních frakcí částic pro odběr vzorků k hodnocení zdravotních rizik, 1998
9 Informační systémy v ochraně ovzduší V návaznosti na předcházející aktivity a jako nástroj pro objektivní sledování a hodnocení stavu a vývoje znečištění a znečišťování ovzduší na území státu vytváří již od roku 1992 Český hydrometeorologický ústav (ČHMÚ) Informační systém kvality ovzduší (ISKO). Jedním z pravidelných výsledků každoročního zpracování celoročně shromažďovaných údajů v databázích ISKO je tabelární přehled „Znečištění ovzduší a atmosférická depozice v datech“ a ročenka „Znečištění ovzduší na území České republiky“. ISKO se skládá ze 3 databází: • agenda emisí látek znečišťujících ovzduší (emisní inventura REZZO), • agenda imisí látek znečišťujících venkovní ovzduší (dřívější Imisní informační systém IIS), • agenda atmosférické depozice, která se dále dělí na: o agendu kvality srážkových vod (chemické složení atmosférických srážek), vedoucí k vytváření map mokré depozice vybraných látek, o agendu suché depozice SO2 a NOx, o agendu celkové depozice SO2 a NOx. V následujícím textu bude věnována pozornost agendě emisí a imisí ZL, bude hodnocen současný stav v ČR a vývoj za několik posledních let. 9.1 Registr emisí a zdrojů znečišťování REZZO Základem databáze emisí znečišťujících látek je Registr emisí a zdrojů znečišťování (REZZO), který slouží k archivaci a prezentaci údajů o stacionárních a mobilních zdrojích znečišťování ovzduší. Informace z REZZO vstupují do informačního systému CORINAIR – informačního systému EU a EHK OSN. Slouží rovněž pro potřeby „Mezinárodního kooperativního programu monitorování a vyhodnocování dálkového přenosu látek znečišťujících ovzduší v Evropě“ – EMEP. Na rozdíl od zákona o ovzduší, který dělí zdroje na stacionární a mobilní, a stacionární zdroje dále na zvláště velké, velké, střední a malé, se databáze REZZO dělí pouze na 4 soubory: • • • •
REZZO 1 – Zvláště velké a velké stacionární zdroje. Jedná se cca o 3500 spalovacích zdrojů a dalších zdrojů (provozoven) se zvláště významným a velmi významným vlivem na kvalitu ovzduší. REZZO 2 – Střední stacionární zdroje. Cca 30000 spalovacích zdrojů a dalších zdrojů s významným vlivem na kvalitu ovzduší. REZZO 4 – Malé stacionární zdroje. Plošné spalovací zdroje a ostatní drobné technologie, vhodné pro hromadné sledování v územních celcích. REZZO 4 – Mobilní zdroje.
Zdroje kategorie REZZO 1 a REZZO 2 patří mezi „individuálně“ (jednotlivě) sledované zdroje, kdežto zdroje kategorie REZZO 3 a REZZO 4 patří mezi „hromadně“ sledované zdroje. Celou agendu REZZO zajišťuje ČHMÚ. Sběr a verifikaci dat REZZO 1 zajišťuje Česká inspekce životního prostředí (ČIŽP) z údajů „Souhrnné provozní evidence ZV a V-zdrojů“ za rok. Po verifikaci dat ČIŽP předává údaje ČHMÚ.
Sběr dat REZZO 2 zajišťuje ČHMÚ prostřednictvím úřadů obcí s rozšířenou pravomocí (ORP) a magistrátů statutárních měst z údajů „Souhrnné provozní evidence S-zdrojů“. Emise ze zdrojů kategorie REZZO 3 se vypočítávají z lokálních topenišť na základě údajů Sčítání lidu, domů a bytů z roku 2001, každoročně aktualizovaných ve spolupráci s regionálními dodavateli paliv a energií. Tato kategorie nezahrnuje údaje z malých provozoven, zpoplatněných obecními a městskými úřady. Kategorie REZZO 4 prakticky zahrnuje jednak silniční, železniční, vodní a leteckou dopravu z resortu Ministerstva dopravy, kde údaje zpracovává Centrum dopravního výzkumu Brno, dále údaje o emisích ze zemědělských a lesních zdrojů, zpracovávané Výzkumným ústavem zemědělské techniky v Praze. Emise ze stavebních strojů, vnitropodnikové dopravy a vozidel armády jsou dopočítávány z celkových údajů o spotřebě pohonných hmot. Emisní situace v ČR a vývoj emisí Celkové emise hlavních znečišťujících látek v roce 2005 a podíl jednotlivých kategorií REZZO uvádí tab. 9-1. Tab. 9-1 Celkové emise hlavních znečišťujících látek v roce 2005 (dle ročenky „Znečištění ovzduší na území ČR v roce 2005“) Kategorie zdrojů REZZO 1 REZZO 2 REZZO 3 Stac. zdroje REZZO 4 Celkem
TZL kt/rok % 121,3 16 4,8 6 31,3 41 48,4 63 29,0 37 77,4 100
SO2 kt/rok % 183,4 81 5,0 2 36,9 16 225,3 99 1,9 1 227,2 100
NOx kt/rok % 137,9 48 4,8 2 14,6 5 157,3 55 129,2 45 286,5 100
CO kt/rok % 164,7 30 5,7 1 113,5 21 283,9 52 264,1 48 548,0 100
VOC kt/rok % 19,6 10 3,3 2 108,3 58 131,2 70 55,0 30 186,2 100
NH3 kt/rok % 15,8 23 12,0 18 37,6 55 65,4 96 2,4 4 67,8 100
Z hodnot v tabulce vyplývá významný podíl malých zdrojů (REZZO 3) na emisích TZL, který činí 41 %, dále dominantní podíl zvláště velkých a velkých zdrojů (REZZO 1) na emisích SO2 (81 %), i když největší spalovací zdroje určené pro výrobu elektrické energie jsou odsířeny, dále významný podíl mobilních zdrojů (REZZO 4) na emisích NOx, který činí 45 %. Za absolutní maximum podílu mobilních zdrojů na celkových emisích NOx lze považovat rok 1999, kdy dosáhnul 60 %. Od té doby podíl mírně klesá, např. v roce 2003 dosáhnul 48 %, nyní dosahuje již uvedených 45 %. Tento pokles lze přisoudit modernizaci vozového parku a zvyšování podílu osobních vozů s katalyzátory. Na obr. 9-1 je uveden diagram vývoje emisí hlavních znečišťujících látek v období od roku 1990 do roku 2005. Z diagramu jako celku vyplývá, že největší pokles emisí v 90. letech byl v posledních letech nahrazen stagnací u většiny ZL, nebo dokonce růstem u TZL. Příčiny tohoto vývoje jako celku nejprve souvisí se změnami v hospodářství po roce 1989, restrukturalizací českého průmyslu a počátečním poklesem výroby elektrické energie. V 90. letech se dále začaly pozitivně projevovat účinky nové legislativy v ochraně ovzduší, která vstoupila v platnost v roce 1991 a vedla k realizaci odsiřovacího programu u velkých elektráren v rámci ČEZ, programu zvyšování účinnosti elektrických odlučovačů (snížení emisí TZL), plynofikaci malých i středních zdrojů, aplikaci primárních opatření na kotlích ke snížení oxidů dusíku a podobně. Současně docházelo k vysokému nárůstu počtu mobilních
Obr. 9-1 Vývoj celkových emisí hlavních znečišťujících látek v ČR v období 1990 až 2005 (dle ročenky „Znečištění ovzduší na území ČR v roce 2005“) zdrojů jedné straně a snižování měrných emisí na automobil modernizací vozového parku na straně druhé (zejména u NOx). Evidence zdrojů a emisí má v ČR dlouhou tradici a údaje o emisích TZL, SO2 a NOx jsou k dispozici již zhruba 30 let. Protože údaje byly evidovány podle jednotlivých okresů a regionů, jsou z minulosti k dispozici údaje o emisích jak v ČR, tak na Slovensku. Podle těchto údajů v ČR absolutně k největšímu poklesu emisí došlo u SO2. Emise SO2 dosáhla absolutního maxima v roce 1982, a to 2,322.106 t/rok. Až do roku 1987 tato hodnota přibližně stagnovala, kdy dosáhla hodnoty 2,164.106 t/rok, od tohoto roku pravidelně klesala, největší pokles byl zaznamenán po roce 1990. Současný stav, tj. celková emise SO2 = 0,227.106 t/rok = 227.103 t/rok, dosahuje méně než 10 % absolutního maxima. Zdroje emisí jsou v ČR rozmístěny velmi nerovnoměrně, což je historicky dáno průmyslovými výrobami ve velkých městech a průmyslových aglomeracích a zejména lokalizací největších elektráren do míst těžby energetického uhlí. Nerovnoměrnost rozmístění zdrojů emisí je ilustrována v následujících tab. 9-2 a tab. 9-3, kde jsou uvedeny měrné územní emise hlavních znečišťujících látek v (t/km2,rok) v Praze a v ostatních 13 krajích a střední hodnota pro území celé ČR v roce 1990 a v roce 2004. Z hodnot v tabulce vyplývá, že rozdíly mezi územím s nejnižším a nejvyšším zatížením emisemi jsou obrovské a to zejména u SO2 a NOx. Významné rozdíly jsou způsobeny i rozlohou území, takže v Praze s rozlohou pouhých 496 km2 je s výjimkou SO2 největší měrná územní emise jak u TZL, tak u NOx i CO. Nejvyšší měrné emise SO2 jsou logicky
v Ústeckém kraji. Naopak nejnižší hodnoty se objevují v méně průmyslových krajích, jako jsou Jihočeský, Jihomoravský, Vysočina a Karlovarský kraj. Z porovnání hodnot v tabulce z roku 1990 s hodnotami z roku 2004 vyplývá i podstatné snížení zatížení území, což je v souladu s vývojem dle obr. 9-1. Tab. 9-2 Měrné územní emise v ČR v roce 1990 (dle ročenky „Znečištění ovzduší na území ČR v roce 2005“) Kraj Praha Středočeský Jihočeský Plzeňský Karlovarský Ústecký Liberecký Královéhradecký Pardubický Vysočina Jihomoravský Olomoucký Zlínský Moravskoslezský Celkem ČR
Plocha km2 496 11 014 10 056 7 561 3 314 5 335 3 163 4 758 4 518 6 925 7 066 5 139 3 964 5 554 78 864
TZL t/km2,rok 28,0 7,8 2,2 3,5 9,3 21,3 5,2 6,2 6,3 2,4 4,8 6,0 6,4 16,4 7,2
SO2 t/km2,rok 72,7 16,7 5,9 5,7 41,3 154,2 10,7 10,8 36,1 4,7 10,4 9,1 8,4 24,0 23,5
NOx t/km2,rok 23,6 3,6 1,1 1,5 6,0 33,9 2,5 5,3 11,7 1,9 5,5 3,3 5,6 17,9 7,0
CO t/km2,rok 69,0 8,1 4,4 6,8 8,3 21,6 11,5 15,9 12,6 8,3 14,3 12,5 14,9 83,2 16,2
Tab. 9-3 Měrné územní emise v ČR v roce 2004 (dle ročenky „Znečištění ovzduší na území ČR v roce 2005“) Kraj Praha Středočeský Jihočeský Plzeňský Karlovarský Ústecký Liberecký Královéhradecký Pardubický Vysočina Jihomoravský Olomoucký Zlínský Moravskoslezský Celkem ČR
Plocha km2 496 11 014 10 056 7 561 3 314 5 335 3 163 4 758 4 518 6 925 7 066 5 139 3 964 5 554 78 864
TZL t/km2,rok 7,49 1,05 0,70 0,72 0,69 1,18 0,88 0,89 0,95 0,81 0,75 0,85 0,85 1,65 0,96
SO2 t/km2,rok 6,13 2,37 1,20 1,60 5,23 13,49 1,36 1,99 3,73 0,61 0,66 1,45 2,30 5,27 2,89
NOx t/km2,rok 39,01 3,64 1,84 2,18 3,896 14,39 2,58 2,62 4,78 1,86 3,02 2,98 2,99 6,94 4,14
CO t/km2,rok 67,96 5,90 3,51 4,01 3,51 6,96 5,97 5,81 5,59 3,69 5,33 5,26 4,75 31,88 7,23
9.2 Imisní databáze Databáze imisí látek znečišťujících venkovní ovzduší (dřívější Imisní informační systém IIS) se skládá z: • Měřicí sítě Automatizovaného imisního monitoringu AIM, spravovaného ČHMÚ. Stanice sítě AIM, ale i stanice ostatních organizací, pracující v automatizovaném režimu, se nazývají Automatizované monitorovací stanice (AMS). • Sítě manuálních stanic, spravované ČHMÚ. • Sítě měřicích stanic ostatních spolupracujících institucí a resortů, většina pracujících v manuálním režimu, některé však jako stanice AMS. Jedná se měřicí stanice Zdravotních ústavů (ZÚ), ČEZ, Výzkumného ústavu lesního hospodářství a myslivosti (VÚLHM), České geologické služby (ČGS), Výzkumného ústavu vodohospodářského (VÚV), Výzkumného ústavu rostlinné výroby (VÚRV), stanice městských úřadů. V roce 2003 došlo k výrazné změně národní sítě monitoringu kvality venkovního ovzduší s cílem naplnit požadavky nové legislativy v oblasti imisí (NV č. 350/2002 Sb.). Rozšířila se škála sledovaných ZL, změnil se počet stanic sledujících jednotlivé škodliviny, řada stanic byla přemístěna. Tato přestavba byla dokončena v roce 2004. Do databázového systému jsou zahrnuty informace z „aktivně“ měřicích stanic, což jsou stanice, které měří a podávají informace pravidelně. Jestliže v minulosti, před rokem 2000, dosahoval počet aktivně měřicích stanic i více než 600, byl jejich počet v roce 2000 již jenom 385, v roce 2003 se dále snížil na 385 a v roce 2005 po přestavbě dosáhnul počtu 230. Pro informaci je v následující tab. 9-4 uveden přehled stanic podle lokality a vlastníka stanice. Tab. 9-3 Přehled počtu aktivně měřicích stanic podle lokality a vlastníka (dle ročenky „Znečištění ovzduší na území ČR v roce 2005“) Lokalita Aglomerace Brno Aglomerace Praha Jihočeský kraj Jihomoravský kraj Karlovarský kraj Královéhradecký kraj Liberecký kraj Aglomerace Moravskoslezský kraj Olomoucký kraj Pardubický kraj Plzeňský kraj Středočeský kraj Ústecký kraj Vysočina Zlínský kraj Celkem
ČHMÚ
ZÚ
VÚLHM Energetika a průmysl
Komunální Celkem monitoring
4 15 8 5 4 13 9 22
3 8 2 1 3 1 2 3
5 -
1 2
1
7 23 10 6 13 14 11 28
6 6 5 11 21 7 4 140
1 4 4 9 13 3 2 59
1 6
1 10 14
2 1 6 1 11
10 12 15 20 44 10 7 230
Nejcennější informace poskytují stanice AMS v rámci sítě AIM, provozované ČHMÚ, které poskytují informace prakticky v reálném čase a slouží provozu Smogového varovného regulačního systému SVRS. Tyto stanice jsou vybaveny automatickými analyzátory plynů a předávají výsledky měření do příslušných center po 30 min. Informace z AMS tak umožňují porovnání změřených koncentrací ZL s hodnotami imisních limitů jak pro časový úsek 1h, tak 24 h i rok, ale i s hodnotami zvláštních imisních limitů, stanovených pro provoz SVRS ve Vyhlášce č. 553/2002 Sb. (viz později v kapitole 9.3). Síť stanic AIM je doplněna stanicemi AMS ostatních organizací a dále měřicími stanicemi pracujícími v manuálním režimu. Tyto stanice se používají tam, kde nejsou vyžadována aktuální data pro provoz SVRS, mají pro běžné ZL nižší náklady na provoz než u automatických analyzátorů, pracujících nepřetržitě a lze jimi měřit i ty ZL, pro které automatické analyzátory neexistují nebo jejich koncentrace je příliš nízká a automatickými analyzátory prakticky neměřitelná. Manuální metody zpravidla poskytují střední koncentrace ZL za 24 h. Ve staniční síti AIM a síti ostatních stanic AMS se měří některé ze základních ZL, jako jsou SO2, NO2, NOx, PM10, O3, CO a soubor 7 vybraných aromatických uhlovodíků (benzen, toluen, etylbenzen a xyleny), označených jako BTX. Kromě toho se na některých stanicích AMS měří další ZL, jako PM2,5 , NH3, Hg a základní meteorologické údaje (Meteo). Pro informaci je dále uveden počet měření Automatizovanými měřicími stanicemi AMS a z toho na stanicích sítě AIM u jednotlivých ZL v roce 2005: • SO2 se měří celkem na 123 stanicích AMS, z toho na 84 stanicích sítě AIM, • NO2 a NOx se měří celkem na 125 stanicích AMS (87 AIM), • PM10 na 100 stanicích AMS (80 AIM), • O3 na 73 stanicích AMS (58 AIM), • CO na 44 stanicích AMS (29 AIM), • BTX na 26 stanicích AMS (24 AIM). Další ZL a meteorologické údaje se měří: • PM2,5 na 24 stanicích AMS (23 AIM), • NH3 na 3 stanicích AIM, • Hg na 1 stanici AIM, • Meteo na 87 stanicích AMS (67 AIM). Manuálními postupy se v roce 2005 měřilo SO2 na 73 stanicích, z toho na 47 stanicích ČHMÚ, dále např. NO2 na 67 stanicích (43 ČHMÚ). Z dalších ZL se manuálními metodami měřily NOx, těžké kovy (Al, As, Cd, Pb, Cr, Ni, Be, Hg, Mn, Fe, Cu, Zn, Sb, V), celkové tuhé částice (SPM), VOC, perzistentní organické polutanty (POP) a další. Při tvorbě imisních map znečištění hraje důležitou roli klasifikace měřicích stanic. Podle typu stanice se stanice dělí na dopravní, průmyslové a pozaďové, podle typu oblasti na městské, předměstské a venkovské a podle charakteristiky oblasti na obytné, obchodní, průmyslové, zemědělské, přírodní a jejich kombinace. Podle typu stanice má každá přiřazený určitý poloměr reprezentativnosti, ze kterého se vychází při tvorbě map znečištění. Např. pozaďová stanice ve venkovské oblasti má poloměr reprezentativnosti 10 až 20 km, kdežto u průmyslové stanice, umístěné přímo v areálu závodu nebo v místě předpokládaného zásahu kouřovou vlečkou v převládajícím směru větru, dosahuje poloměr reprezentativnosti hodnot pouze 10 až 100 m. Na základě databáze naměřených imisí, chemického složení atmosférických srážek a modelových výpočtů rozptylu emisí se vytvářejí mapy imisních charakteristik (např. ročních koncentrací) a atmosférické depozice.
9.3 Hodnocení kvality ovzduší a vývoj v oblasti imisí (dle ročenky Znečištění ovzduší na území ČR) Při hodnocení kvality ovzduší se především porovnává zjištěná úroveň imisí s příslušnými hodnotami imisních limitů (případně zvýšenými o meze tolerance) a s přípustnými četnostmi překročení za kalendářní rok. Podle zákona o ovzduší je hodnocení zaměřeno zejména na vymezení oblastí se zhoršenou kvalitou ovzduší (definice uvedena v kap. 2.5), které se vymezují zvlášť z hlediska zajištění ochrany zdraví populace a zvlášť z hlediska ochrany ekosystémů a vegetace. Směrnice EU pro kvalitu ovzduší, ze kterých vychází i naše legislativa, požaduje po členských státech rozdělit území do zón a aglomerací. Zónou nebo aglomerací se rozumí území vyčleněné za účelem sledování a řízení kvality ovzduší. Seznam zón a aglomerací v ČR zveřejnilo MŽP v roce 2005. Naše území je pro tyto účely rozděleno do 3 aglomerací – Praha, Brno a aglomerace Moravskoslezský kraj (zahrnující mimi jiné města Ostrava, Karviná, Havířov, Český Těšín a Třinec). Ostatní kraje ČR byly určeny jako zóny (včetně Jihomoravského kraje bez Brna). Podle této struktury byl již uveden v tab. 9-3 přehled počtu aktivně měřicích stanic imisí. Oblasti se zhoršenou kvalitou ovzduší se poté vymezují jako území v rámci uvedených zón a aglomerací. Kromě map imisních charakteristik je hodnocení kvality ovzduší dokumentováno tabulkami uvádějícími lokality s nejvyššími hodnotami naměřených imisních charakteristik, kterými jsou v souladu s hodnotami imisních limitů v tab. 8-1 příslušná 1-hodinová, 24hodinová, průměrná roční koncentrace, dále nejvyšší četnosti překročení 1-hodinové a 24hodinové koncentrace. V tabulkách se vždy uvádí nejméně 10 stanic s nejvyššími hodnotami příslušné imisní charakteristiky. Hodnocení znečištění SO2 Jako ukázka tabulkového zpracování imisních dat za rok 2005 je v následující tab. 9-4 uvedeno 10 stanic s nejvyššími hodnotami 1-hodinových koncentrací SO2 (imisní limit je 350 µg/m3) a hodnota 25. nejvyšší 1-hodinové koncentrace (podle hodnot imisních limitů v tab. 81 lze 1-hodinový imisní limit SO2 překročit maximálně 24 x). Tučně jsou v tabulce vyznačeny lokality a hodnoty koncentrací, kde se překračuje 1-hodinový imisní limit. Tab. 9-4 Stanice s nejvyššími hodnotami 1-hodinové koncentrace SO2 a hodnota 25. nejvyšší 1-hodinové koncentrace SO2 Lokalita
Okres Ostrava - město
Max. 1-hodinová koncentrace (µg/m3) 614,9
25. nejvyšší 1-hod. koncentrace (µg/m3) 108,1
Ostrava Zábřeh Vítkov Horní Halže Komáří Vížka Lom Plzeň - střed Nová Víska Krupka Frýdek - Místek Plzeň - Lochotín
Sokolov Chomutov Teplice Most Plzeň – město Chomutov Teplice Frýdek – Místek Plzeň - město
487,0 470,5 457,5 440,7 396,3 359,0 248,9 341,1 327,5
100,0 102,0 168,5 120,4 70,3 136,5 137,4 66,0 57,8
Z hodnot v tabulce vyplývá, že i když byla na 7 stanicích překročena hodnota 1-hodinového imisního limitu 350 µg/m3 , nebyla na těchto stanicích překročena maximální povolená četnost překročení 24 x za rok. Podobné je podle ročenky 2005 i hodnocení podle 24-hodinové koncentrace, kde se imisní limit 125 µg/m3 překračuje na 5 stanicích, nepřekračuje se však četnost překročení za rok. I když pro SO2 není podle novely NV č. 429/2005 Sb. stanoven roční imisní limit (původní NV č. 350/2002 Sb. uvádělo roční imisní limit 50 µg/m3 ) uvádí ročenka 2005 i měřicí stanice s nejvyššími hodnotami ročních průměrných koncentrací. Nejvyšší roční hodnotu zaznamenala stanice v Litvínově a to 23,3 µg/m3. Z výše uvedeného hodnocení vyplývá, že znečištění ovzduší oxidem siřičitým nepřekračuje v roce 2005 nikde imisní limity pro ochranu zdraví. Hodnocení znečištění částicemi PM10 Jako ukázka mapy znečištění je na obr. 9-2 znázorněno pole roční průměrné koncentrace PM10. Základem pro hodnocení kvality ovzduší jsou hodnoty příslušného imisního limitu (na obr. 9-2 označeno jako LV – limit value) a dolní a horní meze pro posuzování (LAT a UAT), které v souladu s údaji v tab. 8-1 jsou LV = 40 µg/m3 , LAT = 10 µg/m3 a UAT = 14 µg/m3.
Obr. 9-2 Pole roční průměrné koncentrace PM10 Z obrázku je zřejmé, že podobně jako jsou zdroje emisí tuhých znečišťujících látek a tedy i frakce PM10 na našem území nerovnoměrně rozmístěny, je i pole koncentrací silně
nerovnoměrné a nejvíce zatíženou oblastí je Ostravsko-Karvinsko, kde se překračuje roční imisní limit. Na většině území (72,6 %) dosahuje roční průměrná koncentrace hodnot v rozmezí 14 až 30 µg/m3. Alarmující je mapa na obr. 9-3, znázorňující pole 36.nejvyšší 24-hodinové koncentrace PM10 (podle tab. 8-1 smí být 24-hodinový imisní limit 50 µg/m3 překročen maximálně 35 x). Základem pro rozlišení znečištění oblastí jsou odpovídající hodnoty LV = 50 µg/m3 , LAT = 20 µg/m3 a UAT = 30 µg/m3.
Obr. 9-3 Pole 36. nejvyšší 24-hodinové koncentrace PM10 Z tohoto hodnocení vyplývá, že oblasti, kde 24-hodinové koncentrace PM10 překračují příslušné imisní limity, zabírají 35 % plochy území státu, kde žije 67 % populace. Hodnocení znečištění oxidy dusíku Imisní limity pro ochranu zdraví jsou stanoveny pro NO2 (tab. 8-1), pro ochranu ekosystémů a vegetace je stanoven roční imisní limit pro NOx (tab. 8-3). Ve venkovním ovzduší je více než 90 % oxidů dusíku emitováno ve formě NO (spalovací procesy). NO pak ve venkovním ovzduší poměrně rychle reaguje na NO2, který má negativní účinky na lidské zdraví. K překročení ročního imisního limitu 40 µg/m3 pro NO2 dochází pouze na omezených, dopravně exponovaných lokalitách aglomerací a velkých měst. Z celkového počtu 173 lokalit, kde byl v roce 2005 monitorován NO2 , byl roční imisní limit, zvýšený o mez tolerance 10 µg/m3, překročen na 4 stanicích v Praze a 1 stanici v Děčíně. Všechna měřicí místa jsou výrazně ovlivněna dopravou. Co se týče 1-hodinových koncentrací NO2, hodnota imisního limitu je 200 µg/m3, mez tolerance pro rok 2005 činí 50 µg/m3 a 1-hodinový imisní limit smí být za rok překročen
celkem 18 x (viz tab. 8-1). V následující tab. 9-5 je uveden přehled stanic s maximálními naměřenými 1-hodinovými koncentracemi NO2 a příslušná 19. nejvyšší naměřená 1-hodinová koncentrace. Tab. 9-5 Stanice s nejvyššími hodnotami 1-hodinové koncentrace NO2 a hodnota 19. nejvyšší 1-hodinové koncentrace NO2 Lokalita
Okres
Praha 2 - Legerova Praha 5 - Smíchov Praha 5 - Mlynářka Praha 10 - Měcholupy Pardubice - Rosice Šumperk MÚ Šunychl Ostrava - Českobratrská Olomouc - Velkomoravská Ostrava - Fifejdy
Praha 2 Praha 5 Praha 5 Praha 10 Pardubice Šumperk Karviná Ostrava Olomouc Ostrava
Max. 1-hodinová koncentrace (µg/m3) 348,9 266,3 218,3 207,0 201,8 198,5 189,0 177,1 171,0 168,9
19. nejvyšší 1-hod. koncentrace (µg/m3) 262,8 153,6 124,7 167,2 147,7 141,0 92,0 136,6 136,5 116,1
Z hodnot v tabulce vyplývá, že 1-hodinový imisní limit byl překročen na 5 stanicích (zvýrazněno tučně), imisní limit navýšený o mez tolerance na 2 stanicích a četnost překročení imisního limitu na 1 stanici. Stanice v Legerově ulici je specializovaná stanice, orientovaná výhradně na dopravu a z toho vyplývá i její imisní zatížení. Hodnocení znečištění přízemním ozónem Cílový imisní limit ozónu pro ochranu zdraví je 120 µg/m3 a je vztažen na maximální denní 8hodinový klouzavý průměr. Tato hodnota může být překročena maximálně 25 x v průměru za 3 roky. Pokud nejsou k dispozici data za 3 roky, je brán průměr za 2, popřípadě 1 rok. V roce 2005 byl ozón měřen na 72 lokalitách, z nichž na 50 došlo k překročení limitu více než 25 x za období 2003 – 2005, popř. kratší. Koncentrace přízemního ozónu zpravidla rostou se vzrůstající nadmořskou výškou. Tomu odpovídají i nejzatíženější lokality, jako např. Krkonoše – Rýchory, Sněžník, Přimda aj. Naopak, nejméně zatížené jsou dopravní lokality ve městech, kde koncentraci ozónu snižují převážně emise NO. Vývoj v oblasti imisí Na následujícím obr. 9-4 je znázorněn vývoj ročních imisních charakteristik SO2, PM10, NO2 (pro ochranu zdraví) a NOx (pro ochranu vegetace) a O3 v ČR za období let 1996 až 2005. Formou sloupcového diagramu jsou u SO2, PM10, NO2 a NOx vyneseny roční průměrné hodnoty ze stanic, které v jednotlivých letech měřily po celé sledované období. U SO2 a PM10 jsou dále vyneseny formou spojnicového diagramu průměrné hodnoty 4. nejvyššího, resp. 36. nejvyššího měření 24- hodinových koncentrací, tedy měření, které je podle údajů v tab. 8-1 rozhodující pro posouzení, zda se u dané ZL dodržuje povolená četnost překročení 24-hodinových IL. U NO2 je stejný průběh znázorněn pro průměrnou hodnotu 19. nejvyšší 1-hodinové koncentrace a u O3 totéž, ale pro 26. nejvyšší hodnotu maximálního 8-h klouzavého průměru.
U jednotlivých diagramů jsou v souladu s hodnotami v tab. 8-1 plnými nebo přerušovanými čarami zvýrazněny hodnoty příslušných imisních limitů. Např. u SO2 je zvýrazněn 24hodinový imisní limit pro ochranu zdraví 125 µg/m3 (roční IL není stanoven) a roční imisní limit pro ochranu ekosystémů 20 µg/m3.
Obr.9-4 Vývoj ročních imisních charakteristik SO2, PM10, NO2 (pro ochranu zdraví) a NOx (pro ochranu vegetace) a O3 v ČR za období let 1996 až 2005
Z diagramu vyplývá, že zhruba v souladu s vývojem emisí, znázorněném na obr. 9-1, je do roku 2000 v celé ČR patrný klesající trend ve znečištění ovzduší SO2, PM10, NO2 a NOx. V případě SO2 i PM10 jde o velmi strmý pokles do roku 1999. V roce 2000 se původní klesající trend zastavil a v roce 2001 došlo naopak k mírnému vzestupu koncentrací SO2, PM10, NO2 a NOx. U SO2 je od roku 2003 opět patrný mírný pokles koncentrací. Koncentrace PM10, NO2 i NOx dosáhly po roce 2000 nejvyšších hod v roce 2003, v následujících letech došlo nejprve k mírnému poklesu (2004) a následně opětovnému vzrůstu (2005). Na těchto průbězích se výrazným způsobem zobrazují rozdílné klimatické podmínky v jednotlivých letech a rozdílná délka otopné sezóny. Rozdílné klimatické podmínky v jednotlivých letech se nejvíce projevily na průběhu koncentrace O3, kde nejvyšší hodnoty byly zjištěny v roce 2003 s abnormálně horkým létem. 9.6 Smogový varovný a regulační systém V kapitole 2.5, věnované zvláštní ochraně ovzduší dle zákona o ovzduší č. 86/2002 Sb., byly již uvedeny základní informace o smogové situaci a o Smogovém varovném a regulačním systému (SVRS). Shrneme-li tyto informace, SVRS je informační systém, který: • vyhodnocuje vstupní informace o úrovni znečištění získané z AIM a z předpovědí rozptylových podmínek, • ze systému vystupují signály, které iniciují regulační opatření na stacionárních zdrojích, • vystupují varovné informace určené pro veřejnost a upozorňující na zhoršený stav kvality ovzduší, • orgány samosprávy nebo státní správy mohou v postižených oblastech vyhlásit omezení autodopravy. Prováděcím právním předpisem v této oblasti je Vyhláška č. 553/2002 Sb., která ve svém stručném textu definuje pojem regulační řád (ústřední, krajský, místní) a odkazuje se na jednotlivé přílohy, ve kterých jsou stanoveny nebo uvedeny: • hodnoty zvláštních imisních limitů (Příloha č. 1), • ústřední regulační řád a způsob jeho provozování (Příloha č. 2) včetně seznamu stacionárních zdrojů podléhajících regulaci, • zásady vypracování krajských a místních regulačních řádů (Příloha č. 3), • způsob a rozsah zpřístupňování informací o úrovni znečištění ovzduší veřejnosti (Příloha č. 4 a 5). Regulačním řádem se obecně rozumí soubor opatření k časově omezené regulaci zdrojů znečišťování jejich provozovateli, které se rozhodujícím způsobem podílejí na znečišťování ovzduší. Regulační řád se odkazuje i na způsob a rozsah informování veřejnosti o vzniku smogové situace a jako celek vytváří Smogový varovný a regulační systém. Regulační řády (ústřední, krajský, místní) vycházejí ze souboru informací o parametrech zdrojů, z informační sítě AIM, stavu a předpovědi rozptylových podmínek Zvláštní imisní limity Podle definice dle zákona o ovzduší je zvláštní imisní limit (ZIL) taková úroveň znečištění ovzduší, při jejímž překročení hrozí již při krátkodobé expozici poškození lidského zdraví nebo ekosystému. Zvláštní imisní limity jsou stanoveny jako 1-hodinové průměrné koncentrace SO2, NO2 a troposférického O3 a po jejich překročení ve třech po sobě následujících hodinách se
vyhlašují signály Upozornění, Regulace a Varování. Hodnoty ZIL jsou uvedeny v následující tab. 9-6. Tab. 9-6 Hodnoty zvláštních imisních limitů ZIL pro vyhlášení signálu Upozornění (µg/m3) SO2 250 NO2 200 O3 180
ZIL pro vyhlášení signálu Regulace (µg/m3) SO2 500 NO2 400 -
ZIL pro vyhlášení signálu Varování (µg/m3) O3 240
Z tabulky je zřejmé, že stupně Upozornění a Regulace se týkají SO2 a NO2, a Upozornění a Varování troposférického O3. Ústřední regulační řád Řídícím pracovištěm ústředního regulačního řádu je právnická osoba zřízená MŽP. Vydávání signálů Upozornění a Regulace je zabezpečeno nepřetržitě při překročení ZIL pro SO2 a NO2 v zimním období od 1.10 do 31.3, naopak u troposférického O3 je vydávání signálů Upozornění a Varování zabezpečeno nepřetržitě v letním období od 1.4 do 30.9. V případě vyhlášení signálu Regulace podléhá regulací skupina 10 stacionárních spalovacích zdrojů, např. Elektrárna Tušimice, Elektrárna Ledvice, Elektrárna Prunéřov 1 a 2. Ústřední regulační řád udává, za jakých podmínek se v dané oblasti vyhlašuje nebo odvolává příslušný signál. Oblast může být buď území o rozloze 100 km2, reprezentované 1 měřicí stanicí, nebo celá oblast se zhoršenou kvalitou ovzduší, kterou je podle informací v kap. 9.3 buď sídelní seskupení (aglomerace) nebo území zón (území krajů). Při vyhlášení signálu Upozornění a Regulace pro SO2 nebo NO2 v celé oblasti se zhoršenou kvalitou ovzduší se např. vychází nejenom z překročení ZIL pro na některé ze stanic v daném území, ale trend vývoje imisí na nejméně polovině stanic musí být rostoucí a současně se předpokládá, že tato imisní situace bude trvat nejméně dalších 8 hodin. V případě vyhlášení signálu Upozornění a Regulace (pro SO2 a NO2) se informují následující subjekty: MŽP; Krajský úřad, pokud na jeho území došlo k vyhlášení signálu; ČIŽP; příslušné útvary vlastníků zdrojů, podléhající regulaci, jako např. Technický dispečink ČEZ; hromadné sdělovací prostředky, konkrétně ČT, Televize NOVA, PRIMA televize, ČTK a ČR. V případě vyhlášení signálu Upozornění a Varování (pro troposférický O3) se informují MŽP, Krajský úřad a Magistrát hl. m. Prahy, pokud na jeho území došlo k vyhlášení signálu, a již uvedené hromadné sdělovací prostředky. Závazné texty pro vyhlášení nebo odvolání signálu Upozornění a signálu Regulace pro SO2 a NO2 jsou uvedeny v Příloze č. 4 k vyhlášce. Údaje, které se veřejnosti sdělují v rámci ústředního i krajského a místního regulačního řádu pro SO2 a NO2 a ústředního regulačního řádu pro troposférický O3, podrobně udává Příloha č. 5 k vyhlášce. Kromě SO2, NO2 a troposférického O3 se veřejnost informuje o překračování jiných znečišťujících látek, pro které nejsou stanoveny ZIL. Mezi tyto látky patří především PM10, CO, benzen, amoniak, Pb a Cd.
Krajský a místní regulační řád Zásady vypracování a provozování krajských a místních regulačních řádů, které se vydávají nařízením kraje nebo obce, udává Příloha č. 3 k vyhlášce. Účelem krajského (místního) regulačního řádu je vydávat signály k omezení emisí ze zdrojů určených na úrovni kraje (obce) za situací, při níž dochází v oblasti se zhoršenou kvalitou ovzduší v daném kraji k nadměrnému znečištění ovzduší (smogová situace). Omezování emisí je prováděno u zdrojů, které se na znečišťování ovzduší v oblasti, kde dochází k překračování ZIL, rozhodujícím způsobem podílejí. Řídícím pracovištěm je orgán kraje (obce). Při vyhlášení signálu Regulace pro SO2 se regulují stacionární zdroje, při vyhlášení signálu Regulace pro NO2 se regulují stacionární zdroje a mobilní zdroje. Poznámky k provozu SVRS Podrobný rozbor a simulování vlivu různých druhů zdrojů ukazují, že zejména v sídelních celcích se může smogová situace vytvořit zejména v důsledku provozu malých zdrojů (REZZO 3 – lokální topeniště) a mobilních zdrojů (REZZO 4, automobilová doprava). Tyto zdroje však do regulace nejsou zahrnuty (REZZO 3 – lokální topeniště) nebo při regulaci vzniká řada dalších problémů (mobilní zdroje). Mimořádná opatření při regulaci zdrojů představují značnou zátěž pro ekonomiku provozovatelů regulovaných zdrojů a to ať výrobců , tak uživatelů elektrické energie. Zkušenosti z provozu SVRS z minulých let ukazují, že k překročení ZIL a splnění podmínek pro vyhlášení příslušných signálů dochází jen výjimečně a např. v roce 2005 nedošlo na našem území ke vzniku smogové situace a tedy ani k vyhlášení příslušných signálů. Toto optimistické konstatování však nemusí mít dlouhodobé trvání a to zejména vlivem nárůstu emisí z malých stacionárních zdrojů v zimním období a vlivem zvýšeného obsahu troposférického O3 v letním období v souvislosti s globálním oteplováním Země. Literatura ke kapitole 9 Ročenky ČHMÚ „Znečištění ovzduší na území České republiky“ a Tabelární přehledy ČHMÚ „Znečištění ovzduší a atmosférická depozice v datech“ Zákon č. 86/2002 Sb. o ochraně ovzduší Vyhláška č. 553/2002 Sb., kterou se stanoví hodnoty zvláštních imisních limitů znečišťujících látek, ústřední regulační řád a způsob jeho provozování … Nařízení vlády č. 350/2002 Sb., kterým se stanoví imisní limity a podmínky a způsob sledování , posuzování, hodnocení a řízení kvality ovzduší Nařízení vlády č. 429/2005 Sb., kterým se mění Nařízení vlády č. 350/2002 Sb.
