VÝZKUM ZÁTĚŽE ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ Z DOPRAVY VÝROČNÍ ZPRÁVA ZA ROK 2002

VÝZKUM ZÁTĚŽE ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ Z DOPRAVY

VÝROČNÍ ZPRÁVA ZA ROK 2002

ÚNOR 2003

Centrum dopravního výzkumu

Výzkum zátěže životního prostředí z dopravy

IDENTIFIKAČNÍ ÚDAJE PROJEKTU 1. Identifikační kód projektu: CE 801 210 109 dle smlouvy – 19066/01-210 číslo projektu nositele – 801/210/109 2. Zadavatel: Ministerstvo dopravy a spojů ČR Pověřený pracovník: Ing. Miroslav Vančura, CSc. 3. Nositel: Centrum dopravního výzkumu zastoupené: Ing. Josef Mikulíkem, CSc., ředitel …………………………… podpis,datum 4. Odpovědný řešitel: Ing. Vladimír Adamec, CSc. …………………………… podpis,datum 5. Spoluřešitelé: Mgr. Jiří Dufek RNDr. Jiří Huzlík Ing. Rudolf Cholava Ing. Jiří Jedlička Ing. Vilma Marešová Mgr. Soňa Marvanová Ing. Alexandr Mertl Bc. Viktor Šeďa RNDr. Marcela Šucmanová RNDr. Jan Švanda Bohumila Trhlíková Ing. Jarmila Tvarůžková RNDr. Miroslav Cigánek – VÚVeL Brno Mgr. Pavel Čupr – TOCOEN s.r.o. Brno Ing. Ivo Drahotský, Ph.D – Univerzita Pardubice Ing. Jan Hlaváček – VÚŽ Praha Prof. RNDr. Ivan Holoubek, CSc. – RECETOX, PřF MU Brno RNDr. Luboš Holý – ECOCHEM a.s. Praha Ing. Vladimír Kočí Ph.D. – VŠCHT Praha RNDr. Petr Kohout – ECOCHEM a.s. Praha 2



Mgr. Ing. Jiří Kohoutek – RECETOX Brno Ing. Jaromír Kovář – ČEÚ Praha RNDr. Josef Kupec – VÚV pob. Brno Ing. Libor Ládyš – EKOLA s.r.o. Praha RNDr. Miloš Liberko – ENVICONSULT Praha RNDr. Miroslav Machala – VÚVeL Brno Ing. Tomáš Ocelka – ZÚ Ostrava, OHL Frýdek-Místek RNDr. Ing. Jaroslav Rožnovský, CSc. – ČHMÚ, pob. Brno RNDr. Jiří Totušek, CSc. – LF MU Brno Doc. Ing. Jan Tříska, CSc. – ÚEK AV ČR Č.Budějovice RNDr. Leoš Zábrž – ČHMÚ, pob. Brno 6. Předmět řešení projektu: Na základě systematického a komplexního výzkumu kvantifikovat současnou zátěž životního prostředí z dopravy v ČR a metodicky navrhnout nástroje, jak tuto zátěž postupně snižovat či eliminovat. 7. Doba řešení: 1/2002 - 12/2002

3

Obsah ÚVOD ................................................................................................................................ 6 VÝVOJE KRITERIÍ A LIMITŮ ZNEČIŠTĚNÍ ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ Z DOPRAVY VE VAZBĚ NA MEZINÁRODNÍ PŘEDPISY A DIREKTIVY EU ...............................

DÚ 02 STANOVENÍ

7

Konstatační část...................................................................................................... 7 Analytická část ..................................................................................................... 11 Návrhová část ....................................................................................................... 26 VZTAHŮ MEZI PRODUKCÍ EMISÍ Z DOPRAVY A IMISNÍMI KONCENTRACEMI POLUTANTŮ V OVZDUŠÍ .......................................................................

DÚ 03 ANALÝZA

29

Konstatační část.................................................................................................... 29 Analytická část ...................................................................................................... 31 Návrhová část ........................................................................................................ 39 DÚ 04 ANALÝZA TOXICKÝCH A GENOTOXICKÝCH ÚČINKŮ REÁLNÝCH SMĚSÍ EMITOVANÝCH Z DOPRAVY .............................................................................................

42

Konstatační část.................................................................................................... 42 Analytická část ..................................................................................................... 44 Návrhová část ........................................................................................................ 60 DÚ 05 STANOVENÍ A VERIFIKACE EMISNÍCH FAKTORŮ VOZIDEL PRO POTŘEBU ZPŘESŇOVÁNÍ KALKULACE EMISÍ Z DOPRAVY .................................................................

63

Konstatační část.................................................................................................... 63 Analytická část ...................................................................................................... 65 Návrhová část ........................................................................................................ 69 DÚ 08 TVORBA METODIKY HODNOCENÍ KVALITY VOD A HORNINOVÉHO PROSTŘEDÍ V OKOLÍ DOPRAVNÍCH SÍTÍ .............................................................................................. 72 Konstatační část.................................................................................................... 72 Analytická část ...................................................................................................... 74 Návrhová část ........................................................................................................ 90 DÚ 09 HLUKOVÁ ZÁTĚŽ Z DOPRAVY ............................................................................. 94 Konstatační část.................................................................................................... 94 Analytická část ...................................................................................................... 96 Návrhová část ...................................................................................................... 114

4

DÚ 10 VYUŽITÍ ALTERNATIVNÍCH PALIV A DALŠÍCH ALTERNATIVNÍCH ZDROJŮ ENERGIE V DOPRAVĚ, JEJICH VLIV NA ZÁTĚŽ ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ A ENERGETICKÁ NÁROČNOST DOPRAVNÍCH SYSTÉMŮ ............................................................................

118

Konstatační část.................................................................................................. 118 Analytická část .................................................................................................... 120 Návrhová část ...................................................................................................... 146 DÚ 11 HODNOCENÍ STÁVAJÍCÍ DOPRAVNÍ INFRASTRUKTURY A VARIANT JEJÍHO PLÁNOVANÉHO ROZVOJE Z HLEDISKA ZÁBORU PŮDY A VLIVŮ NA MORFOLOGII A FRAGMENTACI KRAJINY ................................................................................................

151

I. Vliv dopravní infrastruktury na zábor půdy a morfologii krajiny .................. 151 Konstatační část.................................................................................................. 151 Analytická část ................................................................................................... 158 Návrhová část ...................................................................................................... 167 II. Fragmentace krajiny ..................................................................................... 168 Konstatační část.................................................................................................. 168 Analytická část .................................................................................................... 169 Návrhová část ...................................................................................................... 178 EKONOMICKÝCH DOPADŮ ZÁTĚŽE ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ Z PŘEPRAVNÍCH PROCESŮ ............................................................................................... 182

DÚ 12 ANALÝZA

Konstatační část.................................................................................................. 182 Analytická část ................................................................................................... 187 Návrhová část ...................................................................................................... 198 ZÁVĚR PUBLIKAČNÍ ČINNOST ČERPÁNÍ FINANČNÍCH PROSTŘEDKŮ ZADÁNÍ PROJEKTU

5



Úvod Cílem projektu je na základě systematického a komplexního výzkumu kvantifikovat současnou zátěž životního prostředí z dopravy v České republice a navrhnout jak tyto problémy eliminovat nebo jak jim předcházet. Řešení navazuje na výsledky řešení prezentované ve výroční zprávě za rok 2001. Vzhledem ke snížení neinvestičních prostředků o 25 %, oproti původně schválenému návrhu nebyly, po odsouhlaseni se zadavatelem, v tomto roce řešeny tyto dílčí úkoly: DÚ 01 Stanovení podmínek a opatření vedoucích ke snížení vlivů dopravy na zdraví a životní prostředí, v souladu s přijatými mezinárodními doporučeními DÚ 06 Zpřesnění současných metodických postupů využívaných v resortu dopravy zaměřených na ochranu životního prostředí DÚ 13 Vypracování počítačového modelu na ekonomické vyjádření účinků přepravních procesů na životní prostředí a provedení výpočtu externích nákladů dopravy. Dílčí úkoly řešené v roce 2002, jejichž výsledky jsou prezentovány v této zprávě, uvádí následující přehled: DÚ 02 Stanovení vývoje kriterií a limitů znečištění životního prostředí z dopravy ve vazbě na mezinárodní předpisy a direktivy EU DÚ 03 Analýza vztahů mezi produkcí emisí z dopravy a imisními koncentracemi polutantů v ovzduší DÚ 04 Analýza toxických a genotoxických účinků reálných směsí emitovaných z dopravy DÚ 05 Stanovení a verifikace emisních faktorů vozidel pro potřebu zpřesňování kalkulace emisí z dopravy DÚ 08 Tvorba metodiky hodnocení kvality vod a horninového prostředí v okolí dopravních sítí DÚ 09 Hluková zátěž z dopravy DÚ 10 Využití alternativních paliv a dalších alternativních zdrojů energie v dopravě, jejich vliv na zátěž životního prostředí a energetická náročnost dopravních systémů DÚ 11 Hodnocení stávající dopravní infrastruktury a variant jejího plánovaného rozvoje z hlediska záboru půdy a vlivů na morfologii a fragmentaci krajiny DÚ 12 Analýza ekonomických dopadů zátěže životního přepravních procesů prostředí z Řešení plně respektuje zadání zadavatele a je v souladu se schváleným plánem řešení. Dosažení cílů, časového a věcného postupu a splnění plánovaných časových etap je uvedeno v analytických a návrhových částech jednotlivých dílčích úkolů. Vynaložení finančních prostředků je dokladováno v příslušné samostatné kapitole této výroční zprávy.

6

DÚ 02 STANOVENÍ VÝVOJE KRITERIÍ A LIMITŮ ZNEČIŠTĚNÍ ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ Z DOPRAVY VE NA MEZINÁRODNÍ PŘEDPISY A DIREKTIVY EU

VAZBĚ



DÚ 02 Stanovení vývoje kritérií a limitů znečištění životního prostředí z dopravy ve vazbě na mezinárodní předpisy a direktivy EU Řešitel:

RNDr. Marcela Šucmanová, [email protected]

Spoluřešitelé:

RNDr. Jiří Huzlík, RNDr. Jan Švanda, Bohumila Trhlíková

A KONSTATAČNÍ ČÁST A.1 SOUČASNÝ STAV ŘEŠENÉ PROBLEMATIKY Životní prostředí (ŽP) je podstatnou složkou životní úrovně obyvatelstva a dosažená úroveň kvality ŽP je významným faktorem ekonomického růstu. Ochrana a tvorba ŽP je celosvětově středem zájmu a to nejen v oblasti dopravy. Legislativní předpisy v dopravě vycházejí z právních norem každého státu, které v současnosti vznikají v kontextu doporučení celosvětových organizací, v Evropě pak především v rámci předpisů Evropské unie (EU). S blížícím se vstupem České republiky (ČR) do EU dochází v posledních letech k rychlejšímu posunu při harmonizaci české legislativy z oblasti životního prostředí a dopravy s legislativou EU. K uvedenému stavu přispívá i skutečnost, že předpisy Evropské hospodářské komise Organizace spojených národů (EHK OSN), které se týkají dopravy a ŽP jsou shodné s příslušnými směrnicemi Evropského společenství (ES). Předpisy EU jsou vydávány od vzniku ES a vycházejí z legislativy států západní Evropy. Mezinárodní závazky, které v různých mezinárodních předpisech s různým stupněm návaznosti ČR přejímá, lze členit do tří skupin: -

závazky vyplývající z přijetí Úmluvy o dálkovém znečišťování ovzduší EHK OSN a z navazujících protokolů; implementace předpisů EU; převzetí mezinárodních norem ISO a evropských EN norem do ČSN.

Nejširší platnost závazných povinností evropských států souvisejících s ŽP a tedy i s dopravou, jako jedním ze závažných zdrojů ovlivňujícím kvalitu ŽP, mají Úmluva o dálkovém znečišťování ovzduší překračujícím hranice států (Convention on Long Range Air Pollution, dále jen Úmluva) EHS OSN a k ní postupně vydávané protokoly. Mezi základní zásady Úmluvy patří, že smluvní strany jsou rozhodnuty chránit člověka a jeho životní prostředí a budou usilovat o omezování, postupné snižování a předcházení znečišťování ovzduší. Další spolupráce spočívá ve výměně informací, výzkumu a monitoringu. Úmluva se stala východiskem pro další dílčí protokoly o omezování emisí škodlivin: -

Protokol o dlouhodobém financování Evropského programu monitorování a hodnocení (Protokol EMEP); Protokol o snížení emisí síry nebo jejích přeshraničních toků nejméně o 30 % (První protokol o síře); Protokol o omezení emisí oxidů dusíku nebo jejich přeshraničních toků (Protokol NOx); Protokol o omezení emisí těkavých organických látek nebo jejich přeshraničních toků (Protokol VOC); 7


-


Protokol o dalším snížení emisí síry (Druhý protokol o síře); Protokol o těžkých kovech; Protokol o persistentních organických znečišťujících látkách (Protokol POPs); Protokol o omezení acidifikace, eutrofikace a přízemního ozonu (Protokol AcETO).

K akceptování povinnosti přejímat závazky ke znečišťování ovzduší podle těchto dokumentů se zavázaly státy, které Úmluvu podepsaly a ratifikovaly. Tyto státy rovněž postupně podepisují a ratifikují k ní náležející protokoly tak, jak jsou předkládány k podpisům. Úmluvu dosud podepsalo téměř 50 států včetně USA a Kanady. Nejpokročilejší nástroj Úmluvy - Protokol AcETO je specificky zaměřený na snížení účinků znečišťování ovzduší v Evropském regionu. Jeho základním cílem je kontrola a snížení emisí síry, oxidů dusíku, amoniaku a těkavých organických sloučenin vyvolaných lidskou činností a nepříznivě působících na zdraví, přírodní ekosystémy, materiály a zemědělské plodiny následkem acidifikace, eutrofizace a přízemního ozonu. Hlavním prostředkem k dosažení cílů protokolu AcETO jsou stanovené individuální národní emisní stropy, kterých má být dosaženo do roku 2010. Stropy jsou stanoveny jako nejvyšší množství znečišťující látky vyjádřené v kilotunách, které může být na území daného státu emitováno během kalendářního roku. K plnění Úmluvy a řady dalších protokolů se svým podpisem a ratifikací jako jedna z členských stran zavázala i EU původně pod svým dřívějším názvem ES. Na základě toho pak EU postupně přejímá jednotlivé protokoly EHK OSN a vydává je jako samostatné závazné směrnice, které pak v řadě dalších souvisejících směrnic podrobněji rozpracovává. Evropská unie vydává svoji veškerou agendu ve sbírce dokumentů EU Official Journal (obdoba naší Sbírky zákonů) a na CD-ROM. V databázi LEGISLATION ve skupině CD-ROM CELEX English je několik desítek tisíc položek předpisů, které jsou chronologicky i hierarchicky vydávány. V těchto dokumentech se lze setkat s následujícími označeními: Název předpisu Council Directive Commission Directive Diorective of the European Parliament of the Council Council Resolution Council Decision Commission Decision Council Regulation Council Recommendation

Oficiální překlad Směrnice Rady Směrnice Komise Směrnice Evropského parlamentu a Rady postupné změny kompetence vydávání směrnic) Rezoluce Rady Rozhodnutí Rady Rozhodnutí Komise Nařízení Rady Doporučení Rady

Legislativa EU je analyticky strukturována do 20 oddílů (pro resort dopravy jsou nejdůležitější oddíly: 7. Dopravní politika a 15. Životní prostředí, spotřebitelé a ochrana zdraví). Pro členské státy EU jsou ustanovení směrnic, nařízení a rozhodnutí závazná a jsou následně přejímána ve svých předpisech na národních úrovních. Mezi stěžejní předpisy EU, týkající se problematiky znečišťování ovzduší z dopravy, mobilních zdrojů i kvality ovzduší obecně patří: -

Směrnice rady 87/416/EEC z 21. 7. 1987 pozměňující Směrnici 85/210/EEC o aproximaci zákonů členských států, týkající se obsahu olova v benzinu; Směrnice Rady 92/55/EEC z 22. 6. 1992 pozměňující Směrnici 77/143/EEC o aproximaci zákonů členských států, týkající se testů pojízdnosti motorových vozidel a jejich přívěsů (emise výfukových plynů);

8


-

-

-

-

-


Směrnice Evropského parlamentu a Rady 94/63/EC z 20. 12. 1994 o omezování emisí těkavých organických sloučenin (VOC), vznikajících při skladování benzínu a při jeho distribuci z terminálů k čerpacím stanicím; Směrnice Komise 96/44/EC z 1. 7. 1996 upravující technický pokrok Směrnice Rady 70/220/EEC o aproximaci zákonů členských států týkající se opatření proti znečišťování ovzduší emisemi z motorových vozidel (text se závažností EEA); Směrnice Evropského parlamentu a Rady 1999/94/EC z 13. 12. 1999 o spotřebitelské dosažitelnosti informací o ekonomii paliva emisích oxidu uhličitého (CO2) ve vztahu k prodeji nových osobních automobilů; Směrnice Rady 96/62/EC z 27. 9. 1996 o hodnocení a řízení kvality vnějšího ovzduší; Směrnice Rady 1999/30/EC z 22. 4. 1999 o limitních hodnotách pro oxid siřičitý, oxid dusičitý a oxidy dusíku, částečkové látky a olovo ve venkovním ovzduší; Směrnice 2000/69/EC Evropského parlamentu a Rady z 16. 11. 2000 o limitních hodnotách pro benzen a oxid uhelnatý ve venkovním ovzduší; Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2001/81/EEC o národních emisních stropech pro některé látky znečišťující ovzduší; Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2001/100/EC z 7. 12. 2001 pozměňující směrnici Rady 70/220/EHS o sbližování zákonů členských států o opatřeních, která mají být přijata proti znečištění ovzduší emisemi z motorových vozidel; Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2002/3/EC z 12. 2. 2002 o limitních hodnotách pro ozon ve venkovním ovzduší.

V zájmu všech kandidátských zemí pro vstup do EU, tedy i ČR, je nutné dynamické přibližování jejich národních legislativ s předpisy EU s blížícím se termínem předpokládané asociace. V roce 2002 se česká legislativa v oblasti hodnocení kvality ovzduší výrazně posunula požadavkům EU. K 1. červnu nabyl účinnosti nový Zákon č. 86/2002 Sb. o ochraně ovzduší a došlo také k vyhlášení a nabytí účinnosti dvou důležitých nařízení vlády: -

Nařízení 350/2002 Sb., kterým se stanoví imisní limity a podmínky a způsob sledování, posuzování, hodnocení a řízení kvality ovzduší; Nařízení 351/2002 Sb., kterým se stanoví závazné stropy pro některé látky znečišťující ovzduší a způsob přípravy a provádění emisních inventur a emisních projekcí.

Primární látky znečišťující ovzduší, jako jsou oxidy dusíku, nespálené uhlovodíky a jiné toxické emise výfukových plynů, které přispívají k vytváření sekundárních znečišťujících látek jako například ozonu, jsou produkovány ve významných množstvích ve výfukových plynech a výparech z motorových vozidel. Tímto představují vážné ohrožení životního prostředí i lidského zdraví. Negativní vliv exhalací z provozu spalovacích motorů se projevuje především v místech koncentrace dopravy. Proto všechny vyspělé státy vytvářejí stálý tlak na výrobce pohonných hmot (PHM) a konstruktéry automobilů, aby výrazně přispěli k řešení zlepšení kvality ovzduší. Úspěchu lze dosáhnout především synergickým efektem zlepšení jakosti PHM a konstrukcí motorů vozidel. V motorech spalované PHM svým složením výrazně ovlivňují kvalitu ovzduší. Tato okolnost si vyžádala zpřísnění legislativních požadavků v EU na obsahy benzenu a síry v automobilových benzínech a motorové naftě. Došlo také ke stanovení nových parametrů, kterými jsou u benzinů aromatické uhlovodíky a olefiny, a u nafty pak polyaromatické uhlovodíky. Schválením Směrnice Evropského parlamentu a Rady 98/70/EC o jakosti benzínu a motorové nafty platné od 1. 1. 2000 byly zavedeny nové přísnější ukazatele těchto pohonných hmot, pro některé z nich pak bylo definováno ještě další zpřísnění od 1. 1. 2005. 9



Legislativa v ČR se v oblasti pohonných hmot přibližuje požadavkům ES v několika časových intervalech. Česká technická norma pro PHM ČSN EN 228 z prosince 1998 je českou verzí evropské normy EN 228/1998. Vyhláška MOP ČR 227/2001 pak v souladu s právem ES stanovuje požadavky na PHM pro provoz vozidel na pozemních komunikacích a způsob sledování a monitorování jejich jakosti. Tato vyhláška vymezila kvalitativní posuny v požadavcích na PHM ve třech časových intervalech: I.: 1. 7. 2001 – 31. 12. 2002, II.: 1. 1. 2003 – 31. 12. 2004 a III.: od 1. 1. 2005. V EU došlo v průběhu posledních let k významnému zpřísnění všech předpisů ve vztahu k emisním limitům z dopravy, zvláště pak emisím z automobilové dopravy, vzhledem ke stále se zvyšujícímu podílu na počtu přepravovaných osob i nákladů. Nové zpřísněné limity mohou splnit pouze vozidla na vysoké technické úrovni, vybavená elektronickým řízením, kontrolou spalovacích procesů a systémy upravujícími složení výfukových plynů. Legislativa EU řeší nejen schvalování nově vyráběných modelů, ale také kontrolu parametrů vozidel běžné výroby. Předpisy pro výfukové emise z provozu motorových vozidel limitují tyto složky výfukových plynů: oxid uhelnatý (CO); oxidy dusíku (NOx); sumu uhlovodíků resp. všech těkavých organických sloučenin (HC) a suspendované částice (PM). Emise uhlovodíků a oxidů dusíku mohou být v případě některých starších legislativních předpisů vyjádřeny jako součet HC a NOx. V 70. a 80. letech byl základním předpisem určeným pro vozidla spalující olovnaté benzíny v Evropě předpis EHK OSN 15. V druhé polovině let osmdesátých byl pak nahrazen předpisem EHK OSN 83 pro vozidla poháněná zážehovými i vznětovými motory. Tento předpis byl několikrát novelizován v důsledku zvyšujících se požadavků na významné snížení hodnot výfukových emisí na úroveň splnitelnou pouze při použití moderních systémů následného zpracování výfukových plynů (katalytické konvertory, recirkulace výfukových plynů) a elektronických systémů řízení spalovacího procesu. Základním, stále platným evropským emisním předpisem pro nákladní automobily s hmotností větší než 3,5 t je předpis EHK OSN 49, který byl již třikrát aktualizován. K předpisu EHK OSN 49 (obdobně jako v případě předpisu EHK OSN 83) jsou vydávané EU ekvivalentní předpisy známé pod označením EURO. Česká legislativa se v roce 2002 při řešení problematiky limitních hodnot škodlivých látek ve výfukových plynech významně přiblížila k evropským předpisům přijetím vyhlášky Ministerstva dopravy a spojů ČR (MDS ČR) č. 341/2002 Sb. o schvalování technické způsobilosti a technických podmínkách provozu vozidel na pozemních komunikacích.

A.2 CÍLE ŘEŠENÍ DÚ Harmonizace přijatých právních předpisů ČR ve vazbě na mezinárodní předpisy a odpovídající směrnice EU. Především se jedná o zjištění rozdílů v limitech ČR a EU, dále pak o posouzení platných limitů. Výsledky řešení budou využity pro koncepční, kontrolní a rozhodovací činnost Ministerstva dopravy ČR (MD ČR), Ministerstva životního prostředí ČR (MŽP ČR), orgánů pověřených dohledem nad harmonizací právních předpisů ČR s legislativou EU, pro zpracování dokumentací a posudků EIA, SEA i jiných podkladů.

10



A.3 PLÁN ŘEŠENÍ NA ROK 2002 -

-

Vytvoření databáze ukazatelů znečištění vod, zemin, půdy a ovzduší v programu ACCESS a doplnění databáze o konkrétní literární údaje vycházející z naměřených hodnot (převzatých i vlastních); analýza harmonizace nových právních předpisů ČR s odpovídajícími směrnicemi EU; srovnání přípustných hodnot koncentrací polutantů v PHM; vývoj limitních hodnot emisí pro motorová vozidla.

B ANALYTICKÁ ČÁST B.1 ANALÝZA ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ V ČR V SOUVISLOSTI S PŘEPISY EU Míra znečištění venkovního ovzduší – imisní situace – je objektivně zjišťována monitorováním koncentrací znečišťujících látek a porovnáním zjištěných koncentrací s imisními limity, případně s přípustnými četnostmi překročení imisních limitů, jakožto úrovněmi, které by dle legislativy neměly být v ochraně ovzduší překračovány [1]. Schválením Směrnice Rady 96/62/EC o hodnocení a řízení kvality ovzduší (Rámcová směrnice) vytvořila EU budoucí způsob postupu pro zachování, případně zlepšení kvality vzduchu tak, aby došlo k zabránění, předcházení a snižování vlivů znečištěného ovzduší na lidské zdraví a ŽP. Základním posláním Rámcové směrnice je nejen definice a stanovení cílů, ale i zavedení jednotných metod a kritérií pro posuzování kvality ovzduší ve všech členských zemích. K dosažení limitních hodnot ve stanovených termínech zavedla Rámcová směrnice koncepci každoročně se snižujících tolerančních mezí tak, aby toleranční mez dosáhla nuly k datu „vyhovění“ limitním hodnotám. Cíle uvedené v této směrnici budou vždy konkretizovány v následných takzvaných dceřiných směrnicích tím, že budou určeny pro jednotlivé škodlivé látky limitní úrovně a prahové hodnoty odvozené od aktualizovaných doporučení Světové zdravotnické organizace (WHO). Navazující směrnice 99/30/EU (tzv. První dceřiná směrnice) stanovuje v ovzduší limitní hodnoty pro oxid siřičitý, oxid dusičitý a oxidy dusíku, olovo a suspendované částice (limitní hodnota je vztažena na prachovou frakci PM10), dále směrnice 2000/69/EC určuje limitní hodnoty pro oxid uhelnatý a benzen, a konečně byla přijata směrnice 2002/3/EC stanovující limitní hodnoty pro ozon. Nová česká legislativa zcela reflektuje požadavky EU na kvalitu ovzduší stanovením limitních hodnot cílených na ochranu zdraví dle doporučení WHO. Nařízení vlády č. 350/2002 Sb. stanovuje imisní limity a meze tolerance pro oxid siřičitý, oxid dusičitý a oxidy dusíku, oxid uhelnatý, suspendované částice, benzen, olovo, nikl, rtuť a navíc také limitní hodnoty pro kadmium, arsen, nikl, amoniak a polyaromatické uhlovodíky vyjádřené jako benzo(a)pyren. Dále pak stanoví cílové imisní limity a dlouhodobé cíle pro troposférický ozon a depoziční limit pro prašný spad. Rovněž stanovuje měření úrovně znečištění ovzduší a hodnocení při posuzování úrovně jeho znečištění, zabývá se také oblastmi a místy se zhoršenou kvalitou ovzduší. Tabulka 1 uvádí sestavený přehled imisních limitů, mezí tolerance, četnost dovolených překročení v kalendářním roce i data splnění vymezených limitů pro jednotlivé znečišťující látky.

11

Tabulka 1. Imisní limity a meze tolerance pro látky znečišťující ovzduší Látka (jednotka)

oxid siřičitý (µg.m-3)

suspendované částice PM10 (µg.m-3)

oxid dusičitý a oxidy dusíku (µg.m-3)

olovo (µg.m-3)

účel vyhlášení

parametr / doba průměrování

ochrana zdraví lidí

aritmetický průměr/ 1 h



ochrana zdraví lidí ochrana ekosystémů 1. ochrana zdraví lidí - I. etapa 2. ochrana zdraví lidí - I. etapa 1. ochrana zdraví lidí - II. etapa 2. ochrana zdraví lidí - II. etapa

aritmetický průměr/ kalendářní rok aritmetický průměr/ zimní období (1.10.-31.3.)

rtuť (ng.m-3) PAU jako benzo(a)pyren (ng.m-3)

2010

datum splnění limitu

2007

2008

2009

žádná žádná

žádná

žádná žádná

1.1.2005

žádná

Žádná

žádná

žádná žádná žádná

žádná

žádná žádná

1.1.2005

50

žádná

Žádná

žádná


žádná

žádná žádná

3.7.2002

20

žádná

Žádná

žádná


žádná

žádná žádná

3.7.2002


50 nesmí být překročena více než 35krát za kalendářní rok

15 (30 %)

10

5

0

žádná žádná

žádná

žádná žádná

1.1.2005

aritmetický průměr/ kalendářní rok

40

4,8 (12 %)

3,2

1,6

0

žádná žádná

žádná

žádná žádná

1.1.2005


50 nesmí být překročena více než 7krát za kalendářní rok

žádná


žádná

žádná žádná

1.1.2010


20

žádná

žádná

8

6

4

2

0

1.1.2010



80 (40 %)

70

60

50

40

30

20

10

0

1.1.2010

ochrana zdraví lidí ochrana ekosystémů ochrana zdraví lidí

aritmetický průměr/ kalendářní rok aritmetický průměr/ kalendářní rok aritmetický průměr/ kalendářní rok maximální denní osmihodinový klouzavý průměr aritmetický průměr/ kalendářní rok aritmetický průměr/ kalendářní rok

200 nesmí být překročena více než 18krát za kalendářní rok 40

16 (40 %)

14

12

10

8

6

4

2

0

1.1.2010

30%

žádná

Žádná

žádná

0,5

0,3 (60 %)

0,2

0,1

0

10

6

3,3

1,7

0

4,375

3,75

3,125

2

1

40

ochrana zdraví lidí ochrana zdraví lidí ochrana zdraví lidí ochrana zdraví lidí ochrana zdraví lidí ochrana zdraví lidí ochrana zdraví lidí

nikl (ng.m-3)

2006

30

benzen (µg.m-3 )

arsen (ng.m-3)

mez tolerance 2003 2004 2005 60


amoniak (µg.m-3)

350 nesmí být překročena více než 24krát za kalendářní rok 125 nesmí být překročena více než 3krát za kalendářní rok

2002 90 (26 %)

oxid uhelnatý (mg.m-3)

kadmium (ng.m-3)

hodnota imisního limitu

aritmetický průměr/ 24 h aritmetický průměr/ kalendářní rok aritmetický průměr/ kalendářní rok aritmetický průměr/ kalendářní rok aritmetický průměr/ kalendářní rok

5 5 100 6 20

bude odvozena ze získaných údajů a bude ekvivalentní limitním hodnotám Žádná pro I. etapu 10 Žádná (50 %) 1. 1. 2005

5 (100 %) 3 (60 %) 60 (60 %) 6 (100 %) 16 (80 %)

0

žádná

žádná žádná

3.7.2002

žádná žádná

žádná

žádná žádná

1.1.2005

žádná žádná

žádná

žádná žádná

1.1.2005

1,875

1,25

0,625

1.1.2010

0

žádná žádná

žádná

žádná žádná

1.1.2005

20

0

žádná žádná

žádná

žádná žádná

1.1.2005

5,25

4,5

3,75

3

2,25

1,5

0,75

0

1.1.2010

14

12

10

8

6

4

2

0

1.1.2010

50

žádná

Žádná

žádná

1

8 (800 %)

7

6


2,5

žádná žádná žádná 5

4

3

žádná 2

0

žádná žádná 1

0

1.1.2010 1.1.2010

Zdroj: Nařízení vlády č. 350 / 2002 Sb.



Rámcová směrnice 96/62/EC požaduje v souladu s principem subsidiarity (realizace opatření požadavků na nejnižší možné řídící úrovni), aby členské státy rozdělily svá území do zón s hodnocením a řízením kvality ovzduší a tak co nejvhodněji administrativně zajistily hodnocení a řízení kvality ovzduší na celém svém území. Nové směrnice EU pro kvalitu ovzduší požadují po členských státech rozdělit svá území do zón, příp. aglomerací, a v těchto zónách hodnotit kvalitu ovzduší. Zóny jsou tedy primární jednotky pro řízení kvality ovzduší a směrnice specifikují požadavky na hodnocení kvality ovzduší v jednotlivých zónách. Aglomerace jsou pak definovány směrnicemi jako zóny s počtem obyvatel nad 250 000 nebo s počtem obyvatel nižším, ale s takovou hustotou obyvatelstva na km2, která opravňuje nutnost stanovení a řízení kvality ovzduší na tomto území. Podle obecně přijímaného výkladu v členských zemích má vymezení zón vycházet především z administrativního členění státu tak, aby zóny jako administrativní jednotky mohly plnit požadavky, které směrnice stanovují na hodnocení kvality ovzduší, předávání zpráv Komisi a řízení kvality, např. formou akčních plánů. Požadavek vymezení zóny tak, aby na jedné straně vyhovovalo administrativnímu členění státu a na druhé straně respektovalo územní rozložení znečištění jednotlivých příměsí může být obtížně splnitelný. V souladu s právem EU (96/62/EC a 2001/81/EEC) vymezuje Nařízení vlády č. 351/2002 Sb. základní pojmy: kritická zátěž, územní jednotka sítě, kritická úroveň, národní a krajské emisní stropy, směrovou a cílovou hodnotu, emisní projekci a inventuru i acidifikaci. Hodnoty emisních stropů je nutné na území ČR dosáhnout nejpozději v roce 2010. V následujících letech musí být pak tyto hodnoty snižovány dále tak, aby v roce 2020 nebyly překročeny kritické zátěže. Tabulka 2 uvádí hodnoty národních emisních stropů a tabulka 3 doporučené hodnoty krajských emisních stropů pro vybrané znečišťující látky v roce 2010. Hodnoty jsou stanoveny podle Goeteborského protokolu-AcETO o omezení acidifikace, eutrofizace a přízemního ozonu k Úmluvě EHK OSN o dálkovém znečišťování ovzduší překračujícím hranice států. Stanovené hodnoty emisních stropů mohou být sníženy v rámci národních programů, prokáže-li se potřeba a rovněž reálná možnost řešení. Tabulka 2. Hodnoty národních emisních stropů v roce 2010 Rok

[kt/rok] SO2 283

2010

NOx 286

VOC NH3 220 101 Zdroj: Příloha č.1 k Nařízení vlády 351/2002/Sb.

Tabulka 3. Doporučené hodnoty krajských emisních stropů v roce 2010 pro vybrané znečišťující látky Kraj Jihočeský Jihomoravský Karlovarský Kraj Vysočina Královéhradecký kraj Liberecký Moravskoslezský Olomoucký Pardubický Plzeňský Praha Středočeský Ústecký Zlínský

13

SO2 19,0 10,5 20,0 11,5 15,0 13,0 33,0 11,0 20,0 14,5 8,5 35,0 60,0 12,0

[kt/rok] NOx VOC NH3 18,5 13,0 11,5 20,0 18,0 10,5 12,5 6,0 2,5 16,0 16,5 9,5 13,5 11,0 7,0 8,0 7,5 3,5 26,0 24,5 6,5 13,0 11,5 7,5 19,5 12,0 7,0 17,5 15,5 8,0 13,5 12,5 1,0 41,5 36,5 16,0 58,0 25,5 5,0 8,5 10,0 5,5 Zdoj: Příloha č.1 k Nařízení vlády 351/2002/Sb.



Porovnání stanovených emisních stropů pro ČR s dosavadní úrovní emisí uvádí tabulka 4. Z uvedených hodnot vyplývá, že ČR v současnosti splňuje požadavky na emise SO2 a NH3, překročeny jsou emisní stropy pro NOx a VOC. K dosažení emisního stropu pro oxidy dusíku bude nutné vyvinout značné úsilí, neboť se jedná o snížení emisí NOx o 40 % do roku 2010. Jak uvádí Zpráva o stavu ŽP v ČR za rok 2001, ke slabým stránkám aktuálního stavu ŽP patří i nadále vysoké měrné emise oxidu uhličitého, zejména vzhledem k průměrům EU. Nárůst hustoty automobilové dopravy je příčinou pouze mírně klesajícího či dokonce místy rostoucího trendu imisního zatížení oxidy dusíku. Tabulka 4. Srovnání produkce emisí v ČR se stanovenými emisními stropy ÚROVEŇ EMISÍ ČR V ROCE 2000 [KT/ROK]

STANOVENÝ EMISNÍ STROP K R. 2010 [KT/ROK]

SO2

265

283

NOX

397

286

VOC

240

220

NH3

75*

101

ZNEČIŠŤUJÍCÍ LÁTKA

* rok 1999

B.2 POSUZOVÁNÍ VLIVU EMISÍ VOZIDEL A KVALITY POHONNÝCH HMOT Vývoj jakosti motorových paliv pro zážehové a vznětové motory je v posledních letech výrazně ovlivňován požadavky na ochranu ŽP, zejména zlepšení kvality ovzduší, neboť automobilová doprava patří mezi největší zdroje jeho znečištění. Proto již v říjnu 1998 schválil Evropský parlament a Rada Směrnici 98/70/EC, ve které s platností od 1. 1. 2000 zavedl přísnější kriteria, než uvádí Evropská norma pro motorová paliva EN 228/1998. Další následné zpřísnění požadavků na kvalitu paliv pak proběhlo ještě od 1. 1. 2005 v souladu se Směrnicí Komise 2000/71/EC. Tyto kvalitativní požadavky pro benzínové i naftové pohonné hmoty jsou uvedeny v tabulce 5. Tabulka 5. Předpisy pro PHM dle Směrnice 98/70/EC Benzínové pohonné hmoty max. obsah síry max. obsah benzenu max. obsah aromatických uhlovodík max. obsah olefinu max. obsah kyslíku max. obsah olova Naftové pohonné hmoty max. obsah síry max. obsah polyaromatických uhlovodíků max. obsah cetanových čísel

Jednotka g.l-1 % obj. % obj. % obj. % hm. g.l-1 g.kg-1 % obj.

Od 01.01. 2000 150 1,0 42 18 2,7 0,013 Od 01.01 2000 350 11 51

Od 01.01. 2005 50 1,0 35 18 2,7 0,013 Od 01.01. 2005 50 11 51

Ke trendu zlepšování jakosti pohonných hmot se veřejně přihlásily významné petrolejářské společnosti, které hledají cesty jak vyrábět paliva pro motory ještě lepších užitných a ekologických vlastností než předepisují příslušné technické normy. Také Česká asociace petrolejářského průmyslu a obchodu (ČAPPO) vyhlásila už pro roky 1998 - 1999 „Ekologickou iniciativu“, jejíž cílem bylo v místních podmínkách dosahovat příznivějších parametrů, než stanoví normy a předpisy o ochraně ŽP. Jednalo se především o nové parametry, obsah aromátů a olefinů, a zpřísnění obsahu benzenu a síry v automobilových benzínech. Novým ukazatelem jsou polyaromatické uhlovodíky a zpřísnění obsahu síry 14



v motorové naftě. Vyhodnocení výsledků plnění jakostních ukazatelů jsou uvedeny v tabulce 6. Z uvedeného přehledu vyplývá, že firmy sdružené v ČAPPO splnily závazky pro tehdy platné normy ČSN EN 228 a ČSN EN 590 se značnou rezervou. Této kvality PHM bylo dosaženo důslednou péčí výrobců, dovozců i značkových distribučních firem a jejich úzkou spoluprací. Značný podíl na tomto faktu měla i osvěta a ekologické uvědomění vedení zaměstnanců společnosti [3]. Tabulka 6. Srovnání ukazatelů jakosti PHM pro motorová vozidla Bezolovnaté benzíny obsah aromátů (% obj.) obsah olefinů (% obj.) obsah benzenu (% obj.) obsah síry (mg.kg-1) Motorové nafty

ČSN EN 228 platné znění (n) (n) 5 500 ČSN EN 228 platné znění 500

Ekologická iniciativa ČAPPO 50 20 3 300 Ekologická iniciativa ČAPPO 400

Dosažená skutečnost tuzemská výroba/dovoz 38/40,4 1,1/11,6 1,6/1,04 <100/120 Dosažená skutečnost tuzemská výroba/dovoz 320/300

obsah síry (mg.kg-1) polyaromatické uhlovodíky (n) 11 5,7/8,7 (% hm) Vysvětlivky: (n) není normován v platné ČSN EN. Skutečné hodnoty jakostních parametrů propočteny váženým průměrem českých výrobců (výroba) a 90 % segmentu dovozců (dovoz). Nebylo zaznamenáno jednorázové překročení sledovaného ukazatele jakosti.

Z tabulky 7 je patrné, že tuzemští výrobci (Česká rafinérská a.s. a PARAMO a.s.) byli schopni vyrobit PHM s přísnými jakostními znaky EU [3], až na obsah benzenu v automobilovém benzínu již v předstihu před existencí Vyhlášky MPO ČR 227/2001 Sb., kterou se stanoví požadavky na PHM pro provoz vozidel na pozemních komunikacích a způsob sledování a monitorování jejich jakosti. Tato skutečnost vyplývá z posledního sloupce této tabulky, kde jsou uvedeny hodnoty z přílohy č. 1 (Jakostní ukazatele pro paliva určená pro vozidla vybavená zážehovými motory) a přílohy č. 2 (Jakostní ukazatele pro paliva určená pro vozidla vybavená vznětovými motory) k této vyhlášce. Dále tato vyhláška stanovuje přísnější limit 0,005 g.l-1 pro obsah olova než směrnice 98/70/EC, která předepisuje hodnotu 0,013 g.l-1. Tabulka 7. Srovnání parametrů výroby PHM v ČR s parametry platnými v EU Bezolovnaté benziny

Jednotka

Směrnice 98/70/EC

obsah aromátů obsah olefinů obsah benzenu obsah síry Motorové nafty polyaromatické uhlovodíky obsah síry

% obj. % obj. % obj. mg.kg-1

42 18 1 150

Tuzemská výroba dosažená skutečnost rok 1998-1999 38,0 1,1 1,6 <100,0

% hm. mg.kg-1

11 350

5,7 320,0

Vyhl. MPO č. 227/2001 Sb. pro 1.1. 2003 – 31.12. 2004 maximální hodnoty

11 350

42 18 1 150

Jako příklad vysoce dynamického ovlivňování kvality PHM politickými kroky se jeví příklad SRN. Jak je uvedeno v [4] podařilo se v Německu v důsledku politického snažení, tedy cestami daňových předpisů, zavést předpisy Směrnice 98/70/EC platné od roku 2005 pro kvalitu PHM s velkým předstihem. Již od 1. 1. 2001 byl v prodeji benzín „Superplus“ s obsahem síry 50 mg.kg-1a od 1. 11. 2001 prakticky „bezsírový“ ≤ 10 mg.kg-1 . Na základě dobrovolného ujednání mezi Spolkovou vládou, automobilovým a petrolejářským průmyslem jsou PHM, které obsahují 50 mg.kg-1 síry (tedy předpokládaný obsah platný k 1. 1. 2005) zatíženy na jeden litr dodatečně daní ve výši 0,015 Euro. Od 1. 1. 2003 pak dojde 15



k dalšímu zatížení daní ve stejné výši pro PHM s obsahy síry vyššími než 10 mg.l-1 . K tomu však bude nutné vyvolat změny Směrnice 98/70/EC, kterou navrhlo Německo EU. Rada EU však předpokládá německou Spolkovou vládou navržené daňové zatížení snížit. Vývoj automobilové dopravy v posledních desetiletích v evropských průmyslově vyspělých státech vedl k tomu, že se doprava stala stejně významným emitorem zatěžujícím ŽP jako průmysl. Např. v Německu dle oficiální statistiky Umweltbundesamt [5] se podílí doprava z 51 % na produkci CO, z 35 %na produkci NOx a z 21 % na produkci VOC. Emisní legislativa je určována dokumenty EHK OSN a EU (Direktivy EC). Emisní předpisy obou těchto subjektů jsou ve shodě, liší se pouze v dobách jejich vstupu v platnost. Přehled vybraných předpisů souvisejících s produkcí emisí u vozidel všech kategorií vybraných z přílohy č. 1 k Vyhlášce MDS 341/2002 Sb. je uveden v tabulce 8. Tabulka 8. Přehled homologačních předpisů EHK OSN a směrnic EU souvisejících s produkcí emisí u vozidel všech kategorií 24 40 47 49 83 96 101 70/220 72/306 74/290 77/102 77/537 78/665 83/351 88/76 88/77 88/436 89/458 89/491 91/441 91/542 93/59 94/12 96/1 96/44 96/69 97/20 97/24(5) 98/69 98/77 1999/96 1999/102 2001/1 2001/27 2001/100

Předpisy EHK OSN Kouř vznětových motorů Plynné škodliviny motocyklů - vozidel kategorie L Plynné škodliviny mopedů - vozidel kategorie L Emise vznětových motorů Emise škodlivin z motorů podle požadavků na palivo Emise plynných škodlivin ze vznětových motorů traktorů Emise CO2 /spotřeba paliva u vozidel kategorie M1 a N1 Dokumenty EHS ES (Směrnice EU) Emise škodlivin zážehových motorů - (kategorie M, N) Kouř vznětových motorů - (kategorie M, N) Emise škodlivin Emise škodlivin Kouř vznětových motorů u vozidel kategorie T Emise škodlivin Emise škodlivin Emise škodlivin Emise plynných škodlivin ze vznětových motorů Emise škodlivin Emise škodlivin Kouř vznětových motorů Emise škodlivin Emise plynných škodlivin ze vznětových motorů Emise škodlivin Emise škodlivin Emise plynných škodlivin ze vznětových motorů Emise škodlivin Emise škodlivin Kouř vznětových motorů Plynné škodliviny vozidel kategorie L Emise škodlivin (kategorie M, N) Emise škodlivin (kategorie M, N) Emise plynných škodlivin ze vznětových motorů Emise škodlivin Emise škodlivin Emise plynných škodlivin ze vznětových motorů Emise - studený start Zdroj: tabulka v čl. 1 Přílohy č. 1 k vyhlášce č. 341/2002 Sb.

Emisní legislativa rozděluje motorová vozidla do následujících základních kategorií: 16


-


osobní (M1) a lehká užitková (N1) vozidla s hmotností < 3,5 t se zážehovými a vznětovými motory (předpisy EHK OSN 15, EHK OSN 83, EURO); dvou nebo tříkolové motocykly se zážehovými motory a objemem > 50 cm3 (předpis EHK OSN 40); dvou nebo tříkolové motocykly se zážehovými motory a objemem < 50 cm3 – malé motocykly a mopedy (předpis EHK OSN 47); autobusy, lehké, střední a těžké nákladní automobily s hmotností > 3,5 t se vznětovými motory i zážehovými motory spalujícími plynná paliva (předpis EHK OSN 49); speciální pracovní stroje a traktory s výkonem > 37 kW se vznětovými motory (předpis EHK OSN 96).

Emisní předpisy vydané EU jsou všeobecně známy jako tzv. EURO předpisy. V tabulkách 9 a 10 jsou přehledně shrnuty platnosti předpisů pro motorová vozidla EURO a EHK OSN 83. Tabulka 9. Přehled platnosti všech sérií předpisu EHK OSN 83 pro produkci nových automobilů Série změn předpisů EHK 83 83.00 83.01 83.02 83.03 83.04 83.05

Ekvivalentní předpisy EU 88/76/EC 91/441/EC 94/12/EC 98/69/EC

Platnost od XI. 1989 VII. 1992 (XII. 1992) VII. 1995 XII. 1996 XI. 1999 (I. 2000)

Tabulka 10. Porovnání emisních předpisů EURO a EHK OSN 83 pro kategorie vozidel M1 a N1 Předpis EHK 83.01 83.03 83.05 2000 83.05 (2005)

Předpis EURO EURO 1 EURO 2 EURO 3 EURO 4

Platnost od 1993 1996 2000 (2005)

Podstatným zdrojem emisí automobilů je motor (karburátor a výfuk), dále pak odvětrání nádrže PHM a podvozek (pneumatiky a brzdy). Složení výfukových plynů motorů je rozdílné podle typu motoru (benzínový, naftový) a jízdního režimu, jakož i druhu a kvalitě PHM. Jak benzínové, tak i naftové motory emitují při provozu CO, NOx, organické sloučeniny a na obsahu síry v PHM závislý SO2. Komponenty organických sloučenin jsou směsí skládající se z více než 100 látek [6]. Vzhledem k ovzduší jsou z hygienického hlediska středem zájmu především aromáty jako benzen, toluen, xyleny, PAU i aldehydy. Spalovací motory emitují kromě plynných komponent také pevné částečky, jejichž množství jsou u benzínových motorů oproti naftovým řádově na nižších úrovních. Emise sazí u automobilů se vznětovými motory představují vysoké karcinogenní riziko pro zdraví obyvatelstva, zvláště pak dětí v obcích [7].

17



Tabulka 11. Limitní hodnoty škodlivin [g.km-1] ve výfukových plynech pro produkci nových automobilů v EU

Směrnice EU Druh provozu

Látka

91/441/EHS EURO 1 od 1992/93 série

zážehové motory

vznětové motory

CO CH NOx CO CH + NOx NOx částice

3,16 1,13

typ

2,72 0,97 ∑ CH+NOx 3,16 2,72 1,13 0,97 -0,18 0,14

94/12/ES EURO 2 od 1996/97 typ+ série

98/69/ES

EURO 4 EURO 3 od 2005 od 2000/01 typ + série typ + série 2,2 2,3 1,0 0,2 0,1 0,5 0,15 0,08 ∑ CH+NOx 1,0 0,64 0,50 0,7(0,9*) 0,56 0,30 0,50 0,25 0,08 (0,10*) 0,05 0,025 Zdroj: Bayerisches Landesamt fuer Umweltschutz, 2002 * osobní automobily s přímým vstřikováním

Tabulka 11 uvádí limitní hodnoty deklarované předpisy EU u škodlivých komponent ve výfukových plynech nově vyráběných automobilů. Emisní limity pro nákladní vozidla a autobusy nerozlišují hmotnost ani zdvihový objem motoru a jsou vyjadřovány v hodnotách g.kWh-1. Jednoduchým přepočtem při známém průměrném výkonu motoru [kW] za daných podmínek a rychlosti vozidla [km.h-1] lze získat emisní hodnoty v kg.km-1 [3]. Pro nové nákladní automobily a autobusy jsou sledované limitní hodnoty škodlivin ve výfukových plynech uvedeny v tabulce 12. Tabulka 13 uvádí limitní hodnoty pro mopedy a motocykly. Obdobně jako v případě osobních a lehkých užitkových vozidel bude zpřísňování emisních limitů vyžadovat řadu konstrukčních změn a úprav i u nákladních automobilů a autobusů. Tabulka 12. Hodnoty výfukových plynů pro nové nákladní automobily a autobusy [g.kWh-1] Směrnice EU

88/77/ES 91/542/ES 99/96/EC EURO 0 EURO 1 EURO 2 EURO 3 EURO 4 EURO 5 Komponenty od 1988/90 od 1992\93 od 1995/96 od 2000/01 od 2005 od 2008 12,3 4,9 4,0 2,1 5,45 4,0 4,0 CO CH 2,6 1,23 1,1 0,66 0,78 0,55 0,55 metan 1,6 1,1 1,1 NOx 15,8 9,0 7,0 5,0 5,0 3,5 2,0 částice 0,4/0,68 0,15 0,1/0,13 0,16/0,21 0,03 0,03 zákal kouře 0,8m-1 0,5m-1 0,5m-1 13ti úrovňový 13ti úrovňový 13ti úrovňový ESC test ETC test jízdní test test test test ELR test Zdroj: Bayerisches Landesamt fuer Umweltschutz, 2002

18



Tabulka 13. Hodnoty výfukových plynů u motocyklů a mopedů [g.km-1] Motorky 2-takt 4-takt 2-takt 4-takt 2-takt 4-takt testovací řízení

Komponenty CO CH NOx

Moped (2-takt)

CO CH CH+NOx testovací řízení

EHK OSN 40/01 od 1994 16,0 - 40,0 21,0 - 42,0 10,4 - 16,8 6,0 - 8,4 městský cyklus EHK OSN 47/01 od 1989

9,6 6,5 městský cyklus

Směrnice 97/24/EC EURO 1 EURO 2 od 1999 návrh 8,0 3,0 13,0 3,0 4,0 1,0 3,0 1,0 0,1 0,3 0,3 0,3 městský cyklus u os.a. Směrnice 97/24/EC EURO 1 EURO 2 od 1999 od 2002



Legislativa v ČR v oblasti ŽP a dopravy se přijatými dokumenty v r. 2002 výrazně posunula směrnicím a dokumentům EU, což je nezbytné vzhledem k časovému harmonogramu o přistoupení ČR k EU. K uvedenému stavu přispívá skutečnost, že předpisy EHK OSN týkající se dopravy a ŽP jsou shodné s příslušnými směrnicemi ES. Vznikající nová česká legislativa respektuje směrnice EU. Bylo zjištěno, že maximální přípustné obsahy znečišťujících polutantů ve výfukových plynech motorových vozidel i PHM v ČR jsou na stejné úrovni jako v zemích EU.

B.3 DATABÁZE „ZNEČIŠŤUJÍCÍ LÁTKY Z DOPRAVY“ Výchozím předpokladem pro porovnávání vývoje kritérií a limitů znečištění životního prostředí z dopravy s realitou je nalezení odpovídajícího algoritmu schopného zabezpečit zpracování velkého rozsahu dat z mnoha zdrojů. Nejvhodnějším řešením této problematiky je sestavení databáze, jejíž vnitřní vazby odrážejí vzájemné vztahy mezi výskytem škodlivin, jejichž vznik je vázán na dopravu, limity pro jejich obsahy v jednotlivých složkách životního prostředí a toxikologickými údaji charakterizujícími jejich účinky na živé organizmy. Cílem navržené struktury databáze nazvané „Znečišťující látky z dopravy“ (SLD.MDB verze 1) je tyto předpoklady realizovat. Databáze je součástí systematického sledování působení dopravy na životní prostředí. Vzhledem k navržené struktuře lze zabezpečit její návaznost na další zdroje dat vztahující se například k emisním faktorům vozidel, kritickým místům komunikací charakterizovaným jejich křížením s vodními toky nebo s biokoridory, k místům trvalého monitoringu a podobně. Umožňuje také sledování opakovaných odběrů na stejných lokalitách. Nově jsou v současné době doplňovány vlastní údaje získané při výzkumu kontaminace vodního a horninového prostředí v okolí komunikací. Jedná se o první verzi databáze, která bude v souladu s prohlubováním poznání dále rozšiřována a zpřesňována. V konečné fázi bude schopna zajistit provázání dat v takové míře, že bude možné provádět vzájemná porovnávání dostupných údajů týkajících se dopravy a životního prostředí včetně statistických výpočtů. Vazby mezi daty této databáze, vyjádřené její strukturou, jsou schematicky znázorněny v příloze 1. Data pocházející z odborných publikací, výzkumných zpráv, směrnic apod. jsou umístěna v jednotlivých zdrojových tabulkách (obr.1). Na tomto obrázku je stručně popsán i obsah jednotlivých tabulek. Jak vyplývá ze schématu v příloze, jsou rozděleny do několika 19



větví. Tabulky instituce, predpistyp, v_predpistyp a v_predpis tvoří větev odkazů na zdroje dat s limitními hodnotami škodlivých látek pro vody, zeminy, půdy a paliva. Tabulky publikaceodkaz, sbornikclanek, autori, v_autori a casopisodkaz se týkají odkazů na zdroje dat naměřených na jednotlivých lokalitách odběrů vzorků. Obě větve jsou spojeny přes spojovací tabulku v_predpisy s tabulkou hodnotynew, ve které se nacházejí společně všechny hodnoty včetně jednotek a metod stanovení škodlivých látek. V tabulce zpracvzorku je uveden seznam vzorkovacích technik použitých při odběrech vzorků týkajících se lokalit odběru. Další větev ve struktuře databáze se týká vzorkovacích lokalit a obsahuje tabulky komunikacetyp, komunikace, kilometraz, v_pricna-orientace, pricna, orientace, pricnavzdalenost, hloubkaodberu, datumodberu, polutanttyp a polutantyspec. Rozpracována je větev s tabulkami tabulka4, v_c2, v_identita-udaje a prostredi, vystihující specifikaci složek ŽP, kterých se znečištění týká nebo materiálů, které mohou být zdrojem znečištění ve vazbě na příslušný předpis (tabulka 2) a bližší specifikaci limitů uvedených v těchto předpisech (tabulka 3). Obdobně je ve fázi rozpracování větev s toxikologickými údaji, která pro přehlednost není zobrazena. Vzhledem k tomu, že tabulka hodnotynew již obsahuje některé toxikologické údaje, je možné pomocí dotazu jazyka SQL [8] zobrazit z tabulek hodnotynew a polutantyspec již například seznam dávek DL50 pro krysu vybraných látek: SELECT [hodnotynew].[hodnota], [hodnotynew].[jednotka], [polutantyspec].[polutant] AS [znečišťující látka], [hodnotynew].[specifikace_hodnoty] AS [specifikace hodnoty] FROM polutantyspec RIGHT JOIN hodnotynew ON [polutantyspec].[ID]=[hodnotynew].[kod_polutanty] WHERE ((([hodnotynew].[druh_hodnoty]) Like "Tox*"));

Výsledek dotazu zobrazuje obr. 4.

20



Obr. 1. Seznam zdrojových tabulek databáze – úvodní část

Obr. 2. Tabulka složek ŽP a materiálů, ve kterých se vyskytují znečišťující látky

21

Obr. 3. Bližší určení limitů uvedených v příslušných předpisech



Obr. 4. Tabulka DL50 pro krysu u vybraných škodlivých látek z dopravy

Na základě uvedených vztahů byl sestaven systém formulářů a vnořených podformulářů, jejichž prostřednictvím je databáze postupně naplňována daty. Systém větve popisující vzorkování lokalit je založen na logickém a intuitivním přístupu k řešení problematiky vzorkování. Na hierarchicky nejvyšší úrovni je formulář s uvedením typu (třídy) a čísla komunikace, dále jsou postupně vnořovány podformuláře s identifikací prostorového a časového umístění vzorkovacího stanoviště včetně dostupných údajů o intenzitě dopravy a nakonec podformulář se specifikací výběru polutantů, metod odběrů vzorků a stanovení vybraných analytů. Na poslední podformulář je navázán systém literárních odkazů na zdroj dat. Vzhled doplňovacího formuláře se systémem podformulářů je znázorněn na obr 5, detail jednoho záznamu z posledního (nejvnitřnějšího) podformuláře je na obr. 6. V tomto podformuláři jsou uvedeny pole pro vstup následujících dat: V prvním řádku záznamu název škodlivé látky, její obsah, jednotka, doplňující údaje, zkratka pro odkaz, typ údaje (naměřený, toxikologický, stanovený limit) a druh hodnoty (individuální hodnota, střední hodnota, horní , pole pro vstup kódu mez, dolní mez). Ve druhém řádku ovládací tlačítko odkazu a údaje o způsobu přípravy vzorku a metodě stanovení znečišťující látky. Všechny údaje uvedené v tomto podformuláři se vztahují k místu, době odběru a typu (skupině) znečišťujících látek specifikovaných a viditelných v polích nadřazených podformulářů a hlavního formuláře.

22



Obr. 5. Schéma doplňovacího formuláře

Obr.6. Detail podformuláře

Ovládacím tlačítkem se zpřístupní další formulář obsahující údaje o zdroji dat včetně autorů (obr.7). Toto tlačítko se vztahuje vždy ke každé hodnotě obsahu polutantů umístěné ve vstupním poli bezprostředně nad ním. Pomocí formuláře z obr. 5 je možné údaje rovněž vkládat a aktualizovat zadáním hodnot do příslušných polí nebo jejich nastavení pomocí rozbalovacích seznamů ovládaných šipkami v pravé části pole. Pro usnadnění práce s databází se opakované údaje o zdroji dat vkládají zadáním čísla do pole pro vstup kódu odkazu označeného na tomto formuláři jako Poznámka a umístěného vedle tlačítka .

23



Obr. 7. Zobrazení údajů o zdroji dat

V databázi bylo nutno zajistit provázání jednotlivých údajů tak, aby korektně zobrazovaly zjištěný stav. To znamená vyloučit duplicitu údajů a zabránit vzniku neexistujících spojení. K tomu bylo využito ve struktuře databáze důsledného používání zajištění integrity vazeb pro doplňování i mazání záznamů v kaskádě [8]. Struktura podformuláře, jehož detail je zobrazen na obr. 6, je graficky znázorněna na obr. 8. Šipkami je zde vyznačen charakter vnitřního spojení vazeb mezi jednotlivými tabulkami, znaky 1 a ∞ spojení 1:N. Tabulka v_predpisy na tomto obrázku navazuje na odkazy na zdroje dat, tabulka polutantyspec na strukturu popisující odběr vzorku. Schéma (obr. 8) je grafickým vyjádřením dotazu SQL, jehož výsledek ukazuje obr. 6: SELECT polutantyspec.[kod_typ-polutant], polutantyspec.polutant, zpracvzorku.Zpracovani_vzorku, hodnotynew.metoda_stanovení, hodnotynew.specifikace_hodnoty, v_predpisy.zkratka_citace, hodnotynew.[kod_zdroj-dat], hodnotynew.druh_hodnoty, hodnotynew.poznamka, hodnotynew.jednotka, hodnotynew.hodnota, hodnotynew.metoda_stanovení, hodnotynew.druh_hodnoty FROM zpracvzorku RIGHT JOIN (v_predpisy RIGHT JOIN (polutantyspec RIGHT JOIN hodnotynew ON polutantyspec.ID=hodnotynew.kod_polutanty) ON v_predpisy.ID=hodnotynew.[kod_zdroj-dat]) ON zpracvzorku.ID=hodnotynew.[kod_zprac-vzorku];

Databáze v současné době obsahuje více než 3600 záznamů vztahujících se k literárním údajům o naměřených hodnotách, legislativních limitech a toxikologických vlastnostech a je postupně naplňována daty jak z literárních zdrojů, tak vlastními naměřenými údaji. Její struktura je dále zpřesňována tak, aby co nejlépe vystihovala vztahy mezi obsahy polutantů z dopravy, jejich účinky a legislativně stanovenými limity. 24



Obr 8. Grafická struktura podformuláře zobrazování hodnot obsahů polutantů

Její využitelnost je široká. Pomocí dotazů lze automaticky srovnávat například průměrné hodnoty obsahů polutantů v závislosti na čase a místě jejich výskytu se stanovenými limity, počítat odchylky jednotlivých hodnot jak od těchto průměrů, tak od stanovených limitů pro jednotlivé složky životního prostředí. Rovněž umožňuje vyčíslit buď absolutně, nebo relativně počty případů, kdy došlo na zvoleném místě (vzorkovacím stanovišti, komunikaci, typu komunikací atd.) k překročení zvolené hodnoty. Při aplikacích využívajících toxikologických dat umožňuje databáze obdobná srovnání při stanovení vztahů mezi obsahem polutantu v prostředí a předpokládanou dávkou přijatou živým organizmem. V neposlední řadě umožňuje databáze sledovat rozdíly mezi jednotlivými zdroji dat, zobrazovat stav na vybrané lokalitě, zahrnovat do sledování údaje o intenzitě dopravy a podobně. Možné je rovněž průběžné upravování struktury databáze. Prvořadým úkolem při pokračování v jejím dalším dobudovávání je zejména její zabezpečení takovým způsobem, aby nemohlo dojít k neúmyslnému přepsání nebo smazání dat a provázání dalších výše popsaných větví. Dalším krokem bude vytvoření vazeb na již existující databáze řešitele a nalezení možností jejího propojení na externí databáze umístěné na Internetu pomocí hypertextových odkazů.

25



C NÁVRHOVÁ ČÁST -

Průběžná analýza stavu legislativy ČR v souvislosti s platnými předpisy EU týkajícími se vlivu dopravy na kvalitu ŽP;

-

průběžné doplňování vytvořené databáze polutantů v programu ACCESS o konkrétní údaje naměřených hodnot;

-

srovnání maximálně přípustných limitů rizikových polutantů ve vybraných složkách ŽP v ČR s obdobnými limity v zemích EU;

-

porovnání podmínek pro nakládání a přepravu nebezpečných věcí včetně přepravy odpadů a nakládání s nimi;

-

harmonizace daňových předpisů v oblasti dopravy a ŽP.

LITERATURA [1]

FIALA, J., LIVOROVÁ, H., KURFURST, P., NOVÁK, V., OSTATNICK8, J., SRNĚNSKÝ, R. Kvalita ovzduší v ČR z pohledu nové legislativy, Chemické listy, 2002, Vol. 14, No. 3-4, s. 3-20.

[2]

PÍŠA V., JAREŠ R., KAREL J., ŘÍHA M., ŠTYCH, P. Zjištění aktuální dynamické skladby vozového parku a jeho emisních parametrů. Praha, ŘSD, 2001.

[3]

PODRAZIL, M. Jakostní ukazatele pohonných hmot pro životní prostředí, 2000, No. 2, s. 44-45.

[4]

RABL, P. Information ueber Abgase des Kraftfahrzeugverkehrs, Verkehr und Mobile Messungen, 2002, No. 1/6, s. 2-21.

[5]

Umweltbundesamt, Daten zur Umwelt Schaetzwert 2000, Berlín, 2002.

[6]

ŠEBOR, G. Emise ze spalování motorových paliv. Praha: VŠCHT a ÚVMV, 1996

[7]

Bayerisches StMLU, Einfluss des Kraftfahrzeugverkehrs im Ballungszentrum Muenchen auf allergische und asthmatische Erkrankungen ortsansaessiger Kinder. Muenchen,2001.

[8]

SCOTT, D. F. Velká ISBN 80-7226-240-8

kniha

programování

v Microsoft

Office

2000.

SOUHRN Druhý rok řešení DÚ byl zaměřen na posouzení stavu harmonizace právních předpisů ČR z oblasti ŽP a dopravy s odpovídajícími směrnicemi EU. Byla vytvořena databáze „Znečišťující látky z dopravy“. Pro tyto znečišťující látky databáze obsahuje limity jejich obsahů v jednotlivých složkách ŽP a toxikologické údaje charakterizující jejich účinky na živé 26



organismy. Struktura báze umožňuje napojení na další zdroje dat vztahující se např. k emisním faktorům motorových vozidel, kritickým místům komunikací atd.

KLÍČOVÁ SLOVA Předpisy, legislativa, polutanty, životní prostředí, doprava.

SUMMARY The second year of the work on the subproject was focused on the assessment of the state of harmonization of legal regulations of the Czech Republic in the field of Environment and Transport with appropriate EU directives. The database of transport-born harmful substances has been created and called „ENVIRONMENTALLY HAZARDOUS SUBSTANCES FROM TRAFFIC“ (EHST). For each of the harmful substances the database contains limits of their levels in individual segments of the environment as well as toxicological data characterising their effects on living organisms.The structure of the database allows linking with other sources of data concerned, for example, with emission factors of vehicles or critical places of traffic roads, etc.

KEY WORDS Dirrective, Legislation, Pollutants, Environment, Transport.

27



POUŽITÉ ZKRATKY AcETO CO CO2 ČR ČSN DÚ EC EEA EHK OSN EIA EMEP EN ES EURO EU g.km-1 g.kWh-1 HC ISO kg.km-1 km.h-1 kW M1 MD ČR MDS ČR MOP ČR MŽP ČR N1 NH3 NOx PAU Pb PHM PM POPs SEA SO2 VOC WHO ŽP

28

Protokol o omezení acidifikace, eutrofizace a přízemního ozonu oxid uhelnatý oxid uhličitý Česká republika Česká státní norma dílčí úkol European Council European Environmental Agency (Evropská agentura pro ŽP) Evropská hospodářská komise Organizace spojených národů Environmental Impact Assessment (posuzování vlivů na životní prostředí) European monitoring and Evalution Programme (Evropský program monitorování a hodnocení) označení evropských norem Evropské společenství označení pro ekvivalentní předpisy vydávané EU k předpisu EHK OSN 49 Evropská unie gram za kilometr gram za kilowatthodinu suma uhlovodíků resp. všech těkavých organických sloučenin označení mezinárodních norem kilogram na kilometr kilometr za hodinu kilowatt osobní vozidla Ministerstvo dopravy ČR Ministerstvo dopravy a spojů ČR Ministerstvo obchodu a průmyslu ČR Ministerstvo životního prostředí ČR lehká užitková vozidla s hmotností < 3,5 t amoniak oxidy dusíku PolyAromatic Hydrocarbons (polyaromatické uhlovodíky) olovo pohonné hmoty částice persistentní organické polutanty Strategic Envoronmental Assessment (Strategické posuzování vlivů na ŽP) oxid siřičitý těkavé organické látky Světová zdravotnická organizace životní prostředí

DÚ 03 ANALÝZA VZTAHŮ MEZI PRODUKCÍ EMISÍ Z DOPRAVY A IMISNÍMI KONCENTRACEMI POLUTANTŮ V OVZDUŠÍ



DÚ 03 – Analýza vztahů mezi produkcí emisí z dopravy a imisními koncentracemi polutantů v ovzduší Řešitel:

Ing. Jiří Jedlička; [email protected]

Spoluřešitelé: Ing. Vladimír Adamec, CSc., Mgr. Jiří Dufek, Mgr. Soňa Marvanová, RNDr. Jiří Huzlík, RNDr. Ing. Jaroslav Rožnovský, CSc., Ing. Zdeněk Elfenbein, RNDr. Leoš Zábrž - ČHMÚ, pob. Brno

A KONSTATAČNÍ ČÁST A.1 SOUČASNÝ STAV ŘEŠENÉ PROBLEMATIKY Doprava v posledním desetiletí významně ovlivňuje životní prostředí člověka a to jak v pozitivním tak i negativním směru. Jedním z negativních účinků je kontaminace ovzduší emisemi, zejména ve velkých městech s vysokou hustotou automobilové dopravy. Do ovzduší jsou emitovány především oxidy dusíku (NOx), polycyklické aromatické uhlovodíky (PAH), oxidy uhlíku, zejména oxid uhelnatý (CO), oxid siřičitý (SO2) a mnoho dalších organických i anorganických polutantů. Podkladem pro národní emisní bilanci je Registr emisí a zdrojů znečišťování ovzduší (REZZO), od roku 1980 metodicky vedený a od roku 1993 provozovaný Českým hydrometeorologickým ústavem (ČHMÚ). Jednotlivé soustavy databází REZZO se neliší pouze typem a počtem zdrojů, ale zejména způsobem sběru a pořizováním dat. Aktualizace ročních emisních údajů bodově sledovaných zdrojů (velké a střední zdroje) je prováděna z údajů Souhrnného vyhodnocení provozní evidence předaných provozovateli zdrojů České inspekci životního prostředí (ČIŽP) a okresním úřadům (OkÚ). Aktualizace plošně a liniově sledovaných zdrojů (malé a mobilní zdroje) je prováděna na základě meziročního vývoje příslušných socioekonomických ukazatelů. Údaje a aktualizaci emisí znečišťujících látek ze zdrojů REZZO 4 zahrnující silniční, železniční, vodní a leteckou dopravu zpracovává Centrum dopravního výzkumu (CDV). Od roku 1996 jsou zahrnuty do databáze REZZO 4 také údaje o emisích ze zemědělských a lesních strojů zpracované Výzkumným ústavem zemědělské techniky Praha (VÚZT). Na základě údajů o celkové spotřebě pohonných hmot jsou od roku 1997 dopočítávány emise z provozu dalších mobilních prostředků (stavební stroje, vnitropodniková doprava a vozidla armády) [1]. Z hlediska procentického vývoje celkových emisních bilancí znečišťujících látek v rámci ČR má doprava vyjádřená jako soubor zdrojů REZZO 4 stoupající tendenci (např. podíl emisí NOx ze zdrojů REZZO 4 na celkové emisní bilanci ČR vzrostl z hodnoty 46,9 % v roce 1995 na 59,1 % v roce 2000). Z hlediska příspěvků jednotlivých druhů dopravy do zdrojů REZZO 4 má dominantní postavení individuální automobilová doprava (IAD) a silniční nákladní doprava. Hodnocení míry znečištění ovzduší vychází z monitorování koncentrací znečišťujících látek v přízemní vrstvě atmosféry v síti měřicích stanic. Při hodnocení stavu znečištění ovzduší je především sledován vztah zjištěných imisních hodnot k příslušným imisním limitům. Systematicky a dlouhodobě jsou monitorovány koncentrace oxidu siřičitého, prašného aerosolu a oxidů dusíku jako základních indikátorů znečištění ovzduší. Vztah mezi produkcí emisí a

29



imisní koncentrací v ovzduší je ovlivňován mnoha faktory. V prvé řadě to jsou emisní faktory (Ef) jednotlivých typů vozidel, rychlost a skladba vozového parku, meteorologické podmínky a v neposlední řadě morfologie terénu. V letošním roce vstoupil dnem 1.6.2002 v platnost zákon č. 86/2002 Sb., o ochraně ovzduší, který se svými prováděcími předpisy kompletně nahradil původní legislativu v této oblasti. Nový zákon obsahuje komplexní řešení problematiky ochrany vnějšího ovzduší v troposféře a zabývá se jak ochranou ovzduší z hlediska obecných požadavků a provozu zdrojů znečišťování ovzduší, tak i ochranou ozónové vrstvy Země a ochranou klimatického systému Země. Z hlediska kategorie a zařazování zdrojů znečišťování ovzduší vymezuje zákon v §4 zdroje: -

mobilní, stacionární.

Mobilními zdroji znečišťování ovzduší jsou samohybná a další pohyblivá, případně přenosná zařízení vybavená spalovacími motory znečišťujícími ovzduší, pokud tyto motory slouží k vlastnímu pohonu nebo jsou zabudovány jako nedílná součást technologického vybavení. Jde zejména o: -

-

dopravní prostředky, kterými jsou silniční vozidla, drážní vozidla a stroje, letadla a plavidla, nesilniční mobilní stroje, kterými jsou kompresory, přemístitelné stavební stroje a zařízení, buldozery, vysokozdvižné vozíky, pojízdné zdvihací plošiny, zemědělské a lesnické stroje, zařízení na údržbu silnic, sněžné pluhy, sněžné skútry a jiná obdobná zařízení, přenosná nářadí vybavená spalovacím motorem, například motorové sekačky a pily, sbíječky a jiné obdobné výrobky.

Ve vztahu k imisním limitům znečišťujících látek ve volném ovzduší platí pro dopravu shodné podmínky jako pro ostatní zdroje znečišťování ovzduší. Nové limitní hodnoty z Nařízení vlády č. 350/2002 Sb., kterým se stanoví imisní limity a podmínky a způsob sledování, posuzování, hodnocení a řízení kvality ovzduší, jsou uvedeny spolu s příslušnými mezemi tolerance v přehledných tabulkách v dílčím úkolu (DÚ) 02 této výroční zprávy.

A.2 CÍLE ŘEŠENÍ Dílčí úkol navazuje a vychází z řešení DÚ 04 „Analýza toxických a genotoxických účinků reálných směsí emitovaných dopravou“ a DÚ 05 „Stanovení a verifikace emisních faktorů“. Cílem úkolu je odvodit podíl dopravy na imisních koncentracích formou modelu pro odhad maximální přípustné intenzity dopravy tak, aby doprava nezvyšovala podíl svých příspěvků do celkové imisní bilance a vedla k zabezpečení trvale udržitelné dopravy z hlediska regionálního rozvoje. Dalším cílem tohoto úkolu je zohlednění vlivu intenzity provozu a jejího kolísání v průběhu dne a ročního období a vlivu poměrného zastoupení různých typů vozidel v provozu na imisní koncentrace vybraných polutantů.


popis a charakteristika vybraných modelových lokalit (Brno, Košetice),

30


-


výpočet emisních toků a modelové výpočty imisních koncentrací z dopravy pro jednotlivé lokality, ověření úrovně imisních koncentrací v ovzduší měřením ve vybraných lokalitách, porovnání koncentračních hladin vybraných lokalit proti lokálnímu pozadí, porovnání naměřených a modelových hodnot imisních koncentrací a porovnání s pozaďovou lokalitou.

B ANALYTICKÁ ČÁST B.1 VÝBĚR LOKALIT V rámci řešení byly vybrány lokality s intenzivní dopravou ve městě Brně (Kotlářská, Kroftova, Zvonařka) a lokalita neovlivněná dopravními vlivy (Košetice), pro vzájemná porovnání a vyloučení ne-dopravních vlivů. Lokalita Kotlářská byla vybrána pro svoji polohu ve středu města s velkou intenzitou dopravy, kde je v budoucnu možno korigovat složení dopravního proudu náhradou především IAD za veřejnou dopravu. Dalším z kritérií bylo, že v bezprostředním okolí lokality je zvýšená koncentrace obyvatel (univerzita, střední škola, základní škola a zvýšený pohyb chodců). Zároveň zde probíhá kontinuální měření polutantů v ovzduší pomocí automatické monitorovací stanice (AMS) a měření vybraných polutantů v rámci řešení DÚ 04 tohoto projektu. Lokalita Kroftova byla vybrána jako lokalita se střední intenzitou dopravy, která narůstá především v období dopravních špiček. Zároveň je zde velmi hustá zástavba rodinných domků, které přispívají, především v období topné sezóny, výraznou měrou do celkové imisní bilance lokality. I zde probíhá kontinuální měření ovzduší pomocí AMS a vybraných polutantů v rámci řešení DÚ 04. Lokalita Zvonařka byla vybrána jako celodenně nadprůměrně zatížená dopravní lokalita, kde se předpokládá většinový podíl dopravy na celkové imisní situaci. Také zde je kontinuálně zajištěno měření ovzduší pomocí AMS. V tabulce 1 je uveden popis a charakteristiky automatických monitorovacích stanic (AMS), které jsou ve vybraných lokalitách instalovány. Hodnoty imisí naměřené na těchto AMS slouží k porovnání a zhodnocení s imisními hodnotami vzešlých z modelování.

31



Tabulka 1. Popis a charakteristiky AMS AMS Brno - Kotlářská

AMS Brno - Zvonařka

AMS Brno - Kroftova

AMS Košetice

Název stanice

Přírodovědecká fakulta MU

Zvonařka

Kroftova

Košetice

Typ stanice

stacionární - manuální




Lokalizace

křižovatka ulic Kotlářská Opuštěná 2 Kounicova

Kroftova 43 (areál ČHMÚ)

Košetice (areál ČHMÚ)

Organizace

Magistrát města Brna

Magistrát města Brna

Český ústav

Zeměpisné souřadnice

49° 12' 24" sš

49° 12' 24" sš

49° 12' 58" sš

49° 34' 22" sš

16° 36' 00" vd

16° 36' 50" vd

16° 34' 09" vd

15° 04' 49" vd

Nadmořská výška

241 m

200 m

227 m

534 m

Terén

--

--

spodní část svahu, do 8 %, horní nebo střední část svahu inverzní poloha (do 8 %)

Krajina

--

--

řídká nízkopodlažní zástavba zemědělská půda (ves,vilová čtvrť)

Reprezentativnost

--

--

oblastní měřítko - městské regionální a globální měřítko nebo venkov (4 - 50 km) (stovky až tisíce km)

Cíl stanice

--

--

stanovení reprezentativních stanovení celkový koncentrací pro osídlené části pozaďových koncentrací území

hydrometeorologický Český ústav

hydrometeorologický

Vysvětlivky: -- není oficiálně určeno správcem stanice

32



B.2 VÝPOČET EMISNÍHO TOKU Emisní zátěž byla vypočtena pro tři brněnské lokality, pro lokalitu Košetice nebyla počítána z důvodu toho, že lokalita není zatížena dopravními vlivy. Emisní zátěž je počítána jako množství emisního toku v g.m-1.s-1 podle následujícího vztahu: n

E p ,u =

E p,u n

∑ E p ,u , k k =1

1000 ⋅ 86400

n

=

∑ (I k =1

k

⋅ Ef p ,k )

86,4 ⋅ 10 6

celkové emise polutantu p, úseku u [g.m-1.s-1] počet kategorií silničních vozidel (n = 28)

E p,u,k

emise na úseku u, vozidla kategorie k [g.km-1.den-1]

Ik

průměrná 24-h intenzita dopravy kategorie k [den-1]

Efp,k

emisní faktor polutantu p kategorie vozidel k [g.km-1]

86400 počet sekund za den Emisní faktory kategorie k jsou kalkulovány v souladu s uvedeným Nařízením vlády č. 350/2002 Sb., podle programu MEFA [3]. Využití emisních faktorů programem MEFA (zahrnuje pouze silniční vozidla) souvisí s tím, že tyto faktory jsou doporučeny MŽP ČR jako závazné. Členění kategorií vozidel je v programu podrobnější, emisní faktory jsou závislé na rychlosti vozidel a sklonu vozovky a jsou vhodnější pro výpočet na lokální úrovni na rozdíl od emisních faktorů vedených v databázi DÚ 05, které slouží především k výpočtům na celostátní a regionální úrovni za dopravu jako celek. Program MEFA rozlišuje celkem 28 kategorií vozidel se vzájemně odlišnou emisní charakteristikou: Tabulka 2. Kategorie osobních automobilů pro výpočty emisních faktorů 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

osobní automobily benzínové konvenční, tj. nesplňující normy EURO osobní automobily benzínové splňující normu EURO 1 osobní automobily benzínové splňující normu EURO 2 osobní automobily benzínové splňující normu EURO 3 osobní automobily naftové konvenční, tj. nesplňující normy EURO osobní automobily naftové splňující normu EURO 1 osobní automobily naftové splňující normu EURO 2 osobní automobily naftové splňující normu EURO 3 osobní automobily na LPG konvenční, tj. nesplňující normy EURO osobní automobily na LPG splňující normu EURO 1 osobní automobily na LPG splňující normu EURO 2 osobní automobily na LPG splňující normu EURO 3 osobní automobily na CNG splňující normu EURO 2 osobní automobily na CNG splňující normu EURO 3

Tabulka 3. Kategorie nákladních automobilů pro výpočty emisních faktorů

33



15 16 17 18 19 20 21 22

Lehké nákladní automobily konvenční, tj. nesplňující normy EURO Lehké nákladní automobily naftové splňující normu EURO 1 Lehké nákladní automobily naftové splňující normu EURO 2 Lehké nákladní automobily naftové splňující normu EURO 3 Těžké nákladní automobily konvenční, tj. nesplňující normy EURO Těžké nákladní automobily naftové splňující normu EURO 1 Těžké nákladní automobily naftové splňující normu EURO 2 Těžké nákladní automobily naftové splňující normu EURO 3

Tabulka 4. Kategorie autobusů pro výpočty emisních faktorů. 23 24 25 26 27 28

autobusy naftové konvenční, tj. nesplňující normy EURO autobusy naftové splňující normu EURO 1 autobusy naftové splňující normu EURO 2 autobusy naftové splňující normu EURO 3 autobusy na LPG autobusy na CNG

Ke každé z těchto 28 kategorií je nutno přiřadit dopravní intenzitu. Intenzita na každém posuzovaném úseku je stanovena pomocí dopravního sčítání pro základní kategorie: osobní vozidla celkem, lehká, střední a těžká nákladní vozidla, autobusy, motocykly a traktory. Dopravní intenzity těchto 7 kategorií se dále rozdělí do uvedených 28 kategorií podle jejich zastoupení v provozu na podobné lokalitě, kde byla zjišťována dynamická skladba vozového parku [2]. Tato dynamická skladba byla zjišťována na celkem 10 lokalitách v ČR, z nichž každá představuje určitý typ: např. hlavní město, krajské město, okresní město, extravilán v členění na dálnice, rychlostní komunikace a silnice I a II třídy. Určení podílů jednotlivých kategorií na provozu na komunikacích posuzovaných v tomto řešení bylo provedeno podle lokality „Čimická“, která představuje typ „Praha okraj města“. Hodnoty množství emisních toků jsou uvedeny v tabulce 5: Tabulka 5. Výsledky výpočtů emisního toku na liniových zdrojích ve vybraných lokalitách Lokalita Úsek Kroftova

Uzel 1

Uzel 2 křiž. Královopolská Kroftova

NOx SO2 CO (g.m-1.s-1) (g.m-1.s-1) (g.m-1.s-1) 1,03.10-4 1,18.10-4 9,03.10-7

1

křiž. Štursova - Kroftova

2

křiž. Kotlářská - Kounicova křiž. Kotlářská - Veveří

3

křiž. Kotlářská - Kounicova

4

křiž. Kotlářská - Kounicova křiž. Kotlářská - Tučkova

4,56.10-4 3,04.10-4

5

křiž. Kotlářská - Kounicova křiž. Sušilova - Kounicova

3,43.10-4 2,30.10-4 2,03.10-6

6

křiž. Opuštěná - Uhelná

křiž. Opuštěná - Trnitá

5,83.10-4 8,08.10-4 5,38.10-6

7

křiž. Opuštěná - Trnitá

křiž. Opuštěná - Plotní

5,02.10-4 5,83.10-4 4,21.10-6

Kotlářská

Zvonařka

křiž. Zahradníkova Kounicova

4,06.10-4 2,70.10-4 2,41.10-6 3,37.10-4 2,25.10-4 1,98.10-6 2,7.10-6

Takto vypočtené množství emisního toku slouží jako jeden ze vstupních parametrů pro zadání do programu SYMOS 97, který modeluje imisní koncentrace v ovzduší.

34



B.3 VÝPOČET A MODELOVÁNÍ KONCENTRACÍ Pro výpočet a modelování imisních koncentrací byl aplikován programový systém SYMOS 97 v 2001 v souladu s NV č. 350/2002 Sb. Tento model je sice doporučen jako referenční metoda výpočtu rozptylu znečišťujících látek v ovzduší pro venkovské oblasti. Po konzultaci s pracovníky ČHMÚ byl model použit i na dalších sledovaných lokalitách. V dalších krocích řešení se předpokládá modelování i dalšími doporučenými modely a to ATEM (pro rozptyl látek v městských oblastech nad úrovní střech) a AEOLIUS (městské oblasti v uličních kaňonech). Program SYMOS 97 vychází z „Metodiky výpočtu znečištění ovzduší“ [4], která umožňuje : -

výpočet znečistění ovzduší plynnými látkami z bodových, plošných a liniových zdrojů, výpočet znečistění od velkého počtu zdrojů (teoreticky neomezeného), stanovení charakteristik znečistění v husté síti referenčních bodů a připravit tímto způsobem podklady pro názorné kartografické zpracování výsledků výpočtů, brát v úvahu statistické rozložení směru a rychlosti větru vztažené ke třídám stability mezní vrstvy ovzduší podle klasifikace Bubníka a Koldovského.

Tato metodika je určena především pro vypracování rozptylových studií jakožto podkladů pro hodnocení kvality ovzduší. Metodika není použitelná pro výpočet znečištění ovzduší ve vzdálenosti nad 100 km od zdrojů a uvnitř městské zástavby pod úrovní střech budov. Základních rovnic modelu rovněž nelze použít pro výpočet znečištění pod inverzní vrstvou ve složitém terénu a při bezvětří. Pro výpočty imisních koncentrací byly v zájmovém území brány v úvahu vlivy zmiňovaných komunikací. Nad územími byly vytvořeny čtvercové sítě referenčních bodů jejichž vzdálenost je 20 metrů. V referenčních bodech byl pomocí programu SYMOS 97 proveden výpočet těchto základních charakteristik znečištění ovzduší: -

maximální možné krátkodobé hodnoty koncentrací znečisťujících látek, které se mohou vyskytnout ve všech třídách rychlosti větru a stability ovzduší, maximální možné krátkodobé hodnoty koncentrací znečisťujících látek bez ohledu na třídy rychlosti větru a stabilitu ovzduší, roční průměrné koncentrace, situaci za dané stability ovzduší a dané rychlosti a směru větru, dobu trvání koncentrací převyšujících určité předem zadané hodnoty (programu lze zadat současně až tři nezávislé hodnoty). K výpočtu základních charakteristik znečištění ovzduší byla použita následující data:

-

emisní toky polutantů v g.m-1.s-1 větrná stabilitní růžice charakterizující statistické rozložení směru a rychlosti větru vztažené ke třídám stability ovzduší, topografické údaje (poloha, nadmořská výška) referenčních bodů a zdrojů znečištění (silnice).

Vypočtené hodnoty, uvedené v tabulkách 6 a 7, mají charakter průměrných hodnot, protože při výpočtu emisního toku byly použity průměrné roční intenzity dopravy za 24 hodin.

35



Tabulka 6. Modelové hodnoty ročních koncentrací CO (µg.m-3)

NOX (µg.m-3)

SO2 (µg.m-3)

Kotlářská

14,0 – 3,4

9,4 – 2,3

0,1 – 0,0

Kroftova

1,6 – 0,4

1,8 – 0,5

0,0

Zvonařka

13,7 – 1,8

20,5 – 2,5

0,1 – 0,0

Úsek

Tabulka 7. Modelové hodnoty maximálních krátkodobých koncentrací Úsek

CO (µg.m-3)

NOX (µg.m-3)

SO2 (µg.m-3)

Kotlářská

274,8 – 45,9

183,9 – 30,7

1,6 – 0,3

Kroftova

46,8 – 10,3

54,0 – 11,8

0,4 – 0,1

Zvonařka

500,0 – 30,5

735,2 – 45,3

4,9 - 03

B.4 EXPERIMENTÁLNÍ VÝSLEDKY Součástí řešení je také získání výsledků experimentálních měření. Hodnoty koncentrací byly naměřeny na automatických monitorovacích stanicích umístěných ve vybraných lokalitách a jsou prezentovány v tabulkách 8 - 11.

36



Tabulka 8. Imisní koncentrace naměřené na lokalitě Kotlářská (µg.m-3) Polutant

průměrné měsíční koncentrace

Roční Prosinec koncentrace

Maximální koncentrace

Leden

Únor

Březen

Duben

Květen

Červen

Červenec

Srpen

Září

Říjen

Listopad

CO

1529

1514

1316

961

1034

886

901

1065

1229

1133

1844

1329

1227

2906

NOx

156

131

121

111

85

82

72

80

109

136

136

134

112

383

SO2

6

6

7

6

5

3

4

3

4

5

4

7

5

20

Tabulka 9. Imisní koncentrace naměřené na lokalitě Kroftova (µg.m-3) Polutant


Roční koncentrace


Leden

Únor

Březen

Duben

Květen

Červen

Červenec

Srpen

Září

Říjen

Listopad

Prosinec

CO

1014

824

736

522

343

297

319

406

391

702

834

897

607

2029

NOx

91

75

59

37

28

28

25

30

41

60

83

83

53

238

SO2

12

5

6

6

4

2

3

4

4

4

6

18

6

38

Tabulka 10. Imisní koncentrace naměřené na lokalitě Zvonařka (µg.m-3) Polutant


Roční koncentrace


Leden

Únor

Březen

Duben

Květen

Červen

Červenec

Srpen

Září

Říjen

Listopad

Prosinec

CO

1015

1218

990

968

517

657

572

828

823

950

866

1215

894

2471

NOx

175

130

100

66

72

43

41

54

59

112

178

173

100

439

SO2

8

5

5

5

4

3

4

6

4

3

3

8

5

31

Tabulka 11. Imisní koncentrace naměřené na lokalitě Košetice (µg.m-3) Polutant

průměrné měsíční koncentrace Leden

Únor

Březen

Duben

Květen

Červen

Červenec

Srpen

Září

Říjen

Listopad

Prosinec

Roční koncentrace


CO

422

276

289

375

313

253

266

288

331

289

292

-

309

637

NOx

10

6

6

6

6

5

5

4

5

4

6

-

6

17

SO2

7

2

3

3

1

1

1

1

3

2

2

-

2

22

37



B.5 HODNOCENÍ PŘÍSPĚVKŮ DOPRAVY K IMISNÍ BILANCI VYBRANÝCH LOKALIT Z vypočtených hodnot byly pro další zpracování brány v úvahu maximální krátkodobé koncentrace a roční koncentrace sledovaných polutantů v ovzduší. Maximální koncentrace byly porovnány s hodinovými imisními limity a roční koncentrace byly porovnány s ročními limity, které jsou uvedeny v Nařízení vlády č. 350/2002 Sb. Důvody pro porovnání maximálních krátkodobých hodnot s hodinovými limity jsou tyto: -

v současnosti není k dispozici aktualizovaná verze programu SYMOS 97, která počítá průměrné hodinové koncentrace,

-

imisní limity pro půlhodinové koncentrace NOx a SO2 (Opatření FVŽP ze dne 1. října 1991 k zákonu č. 309/1991 Sb. o ochraně ovzduší před znečišťujícími látkami) byly 200 µg.m-3 a 500 µg.m-3 a tyto hodnoty korespondují v novém Nařízení vlády č. 350/2002 Sb., s limitními hodnotami pro průměrnou hodinovou koncentraci.

Tabulka 12. Porovnání imisních koncentrací CO CO (µg.m-3) Lokalita

Maximální Maximální modelová naměřená

Podíl (%)

Roční modelová

Roční naměřená

Podíl (%)

Kotlářská

274,8

2906

9,46

14,0

1227

1,14

Kroftova

46,8

2029

2,31

1,6

607

0,26

Zvonařka

500,0

2471

20,23

13,7

894

1,53

Košetice

-

637

-

-

309

-

Limit hodinový roční

13,3 (mg.m-3)

-

Tabulka 13. Porovnání imisních koncentrací NOx NOx (µg.m-3) Lokalita


Podíl (%)

Roční modelová

Roční naměřená

Podíl (%)

Kotlářská

183,9

383

48,02

9,4

112

8,39

Kroftova

54,0

238

22,69

1,8

53

3,40

Zvonařka

735,2

439

167,47

20,5

100

20,5

Košetice

-

17

-

-

6

-


270

54

Tabulka 14. Porovnání imisních koncentrací SO2 SO2 (µg.m-3) Lokalita


Podíl (%)

Roční modelová

Roční naměřená

Podíl (%)

Kotlářská

1,6

20

8,00

0,1

5

2

Kroftova

0,4

38

1,05

0,0

6

0

Zvonařka

4,9

31

15,81

0,1

5

2

Košetice

-

22

-

-

2

-


410

50

38



U výsledků modelových hodnot uvedených v tabulkách 12 - 14 je nutno podotknout, že tyto hodnoty jsou teoretické a to především z důvodu toho, že mohou nastat jen za podmínek, které byly předem zadány do programu SYMOS 97. Největší proměnná je především stabilitní větrná růžice, která charakterizuje rozptylové podmínky. To znamená, že hodnoty uvedené v tabulkách mohou reálně nastat pouze při naplnění daných rozptylových podmínek a intenzity provozu. Stabilitní větrná růžice byla zadána z údajů ČHMÚ za období 1996 – 2001 a intenzita dopravy na základě podkladů Brněnských komunikací a.s. o sčítání dopravy v městě Brně v roce 2001. U polutantu NOx je možné konstatovat, že ve dvou lokalitách došlo k překročení ročního imisního limitu u naměřené hodnoty a to na lokalitě Kotlářská o 107 % a lokalitě Zvonařka o 85 %. Dále z uvedených údajů lze vyvodit, že příspěvek dopravy k imisní bilanci daných lokalit z hlediska ročních koncentrací vybraných polutantů je v řádu jednotek procent. Vyjimkou je lokalita Zvonařka, kde byl u NOx modelově vypočten příspěvek dopravy 20,5 % z roční naměřené hodnoty, což ale zároveň představuje 38 % přípustného ročního imisního limitu. Podobně jako u ročních koncentrací došlo k překročení imisního limitu u NOx a to na dvou lokalitách – Kotlářská a Zvonařka. Z celkového pohledu ale nelze učinit jednoznačný závěr, protože z Nařízení vlády č. 350/2002 Sb. vyplývá, že hodinový limit nesmí být překročen 18krát v kalendářním roce. Z hlediska maximálních krátkodobých koncentrací je zřejmý výrazný podíl příspěvků z dopravy na imisní situaci u všech tří polutantů především na lokalitě Zvonařka. Významný podíl příspěvků je také u polutantu NOx na všech lokalitách. Na lokalitě Zvonařka dokonce došlo k situaci kdy modelová hodnota překročila skutečně naměřenou hodnotu. Toto překročení může být zapříčiněno stavem kdy došlo ke kumulaci proměnných v negativním smyslu, jak je uvedeno výše.

B.6 ZÁVĚR Navržené řešení plně postačuje k zachycení imisní zátěže polutantů emitovaných z dopravy. Modelové hodnoty proporcionálně odpovídají množství celkových emisí vybraných polutantů z dopravy. Zatím bez konkrétních vysvětlujících závěrů zůstává výrazný rozdíl modelových a naměřených ročních hodnot především u CO u všech tří dopravních lokalit a u NOx na lokalitě Kotlářská. Vzhledem k velkému objemu výstupních dat jsou v textu uváděna většinou data agregovaná. Bližší informace jsou k dispozici u odpovědného řešitele DÚ. Uvedené závěry budou postupně prezentovány v odborných periodikách a na konferencích.

C NÁVRHOVÁ ČÁST V roce 2003 i v dalších letech řešení bude pokračováno v modelování imisních koncentrací způsobených emisemi z dopravy ve vybraných lokalitách. Jelikož srovnání vypočtených imisních koncentrací s imisními limity nezohledňuje příspěvek emisí z bodových a plošných zdrojů znečištění, bude tento příspěvek zahrnut do imisních modelování v následujícím období. Dále bude řešení zaměřeno na objasnění rozdílů mezi modelovými hodnotami, které v některých případech nekorespondují s intenzitou dopravy a hodnotami skutečně naměřenými. Modelování současně sledovaných polutantů bude rozšířeno na dosud málo sledované polutanty jako: benzen, toluen, xylen, 1,3-butadien a vybrané PAH.

39



LITERATURA [1]

Statistická ročenka životního prostředí České republiky. Praha: MŽP ČR, ČSÚ, 2001. 551 s. ISBN 80-7212-191-X

[2]

PÍŠA V., JAREŠ R., KAREL J., ŘÍHA M., ŠTYCH P.: Zjištění aktuální dynamické skladby vozového parku a jeho emisních parametrů. Praha: ŘSD, 2001. 86 s.

[3]

ŠEBOR G., PÍŠA V., HORNÍČEK K. Mefa v. 02 [počítačový program]. Verze 1.00. Praha: MŽP, 2002.

[4]

BUBNÍK J., KEDER J., MACOUN J.: Symos 97, Systém modelování stacionárních zdrojů, metodická příručka. Praha: ČHMÚ, 1998. 65 s. ISBN 80-85813-55-6.

[5]

BEŇO P. SYMOS 97 v. 2001 [počítačový program]. Verze 4.1.1. Valašské Meziříčí: IDEA-ENVI S.R.O., 1999.

[6]

DUFEK J., ADAMEC V., KLUSTOVÁ P., CHOLAVA R., HUZLÍK J., MAREŠOVÁ V., MARVANOVÁ S. Stabilizace a postupné snižování zátěže životního prostředí z dopravy v České republice. Výroční zpráva za rok 2001. Brno: CDV, 2002. 71 s.

SOUHRN Výzkum byl v prvním roce zaměřen především na vymezení řešeného problému a získání vstupních podkladů pro následné řešení. Byly vytipovány modelové lokality jak silně zatížené dopravou, tak lokalita nezatížená dopravou pro ověření koncentrace vybraných znečišťujících látek. Na vytipovaném území byly modelově stanoveny koncentrace znečišťujících látek pocházejících z dopravy a porovnány se skutečně naměřenými hodnotami.

KLÍČOVÁ SLOVA imise, emise, modelování, emisní faktory, intenzita dopravy

SUMMARY The first year of the problem solution was focused on the obtaining of the basis for further research progress. Model localities were determined as heavy-laden by traffic and as locality non heavy-laden by traffic for check on concentration of chosen air contaminants. Air pollutants concentration derivable from transport was modelled on chosen territories and it was compared with really measured values.

KEY WORDS air pollution, emissions, modelling, emission factors, traffic volume

40



POUŽITÉ ZKRATKY AMS ATEM CDV CO CO2 ČHMÚ ČIŽP ČR ČSÚ DÚ Ef g.km-1 g.m-1.s-1 IAD j k km.h-1 m min max NOx OkÚ p PAH PřF MU REZZO REZZO 4 SO2 SOU sš vd ÚVMV VÚZT x

automatická monitorovací stanice Ateliér ekologických modelů Centrum dopravního výzkumu oxid uhelnatý oxid uhličitý Český hydrometeorologický ústav Česká inspekce životního prostředí Česká republika Český statistický úřad dílčí úkol emisní faktor gram na 1 ujetý kilometr gram na 1 metr na 1 sekundu individuální automobilová doprava jednotka kategorie kilometr za hodinu metr minimální hodnota maximální hodnota oxidy dusíku (mimo N2O) okresní úřad druh polutantu polycyklické aromatické uhlovodíky Přírodovědecká fakulta Masarykovy university Registr emisí a zdrojů znečišťování ovzduší Registr emisí a zdrojů znečišťování ovzduší – zahrnuje mobilní zdroje znečištění oxid siřičitý střední odborné učiliště severní šířka východní délka Ústav pro výzkum motorových vozidel Výzkumný ústav zemědělské techniky průměr

PŘÍLOHY Příloha 1 - Mapa s referenčními body a vymezením zdroje znečištění - Kotlářská Příloha 2 - Mapa s referenčními body a vymezením zdroje znečištění - Kroftova Příloha 3 - Mapa s referenčními body a vymezením zdroje znečištění - Zvonařka

41



PŘÍLOHA 1 Mapa s referenčními body a vymezením zdroje znečištění - Kotlářská



PŘÍLOHA 2 Mapa s referenčními body a vymezením zdroje znečištění - Kroftova



PŘÍLOHA 3 Mapa s referenčními body a vymezením zdroje znečištění - Zvonařka

DÚ 04 ANALÝZA TOXICKÝCH A GENOTOXICKÝCH ÚČINKŮ REÁLNÝCH SMĚSÍ EMITOVANÝCH Z DOPRAVY



DÚ 04 – Analýza toxických a genotoxických účinků reálných směsí emitovaných z dopravy Řešitel:

Ing. Vladimír Adamec, CSc.; [email protected]

Spoluřešitelé: RNDr. Jiří Huzlík, Mgr. Soňa Marvanová RNDr. Miroslav Cigánek, RNDr. Miroslav Machala - VÚVeL Brno RNDr. Petr Kohout, RNDr. Luboš Holý - ECOCHEM a.s. Praha Mgr. Ing. Jiří Kohoutek - RECETOX Brno Prof. RNDr. Ivan Holoubek, CSc. - PřF MU Brno RNDr. Jiří Totušek, CSc. - LF MU Brno Doc. Ing. Jan Tříska, CSc. - ÚEK AV ČR České Budějovice RNDr. Ing. Jaroslav Rožnovský, CSc. - ČHMÚ, pob. Brno

A KONSTATAČNÍ ČÁST A.1 SOUČASNÝ STAV ŘEŠENÉ PROBLEMATIKY V posledních letech výrazně vrostl nejen ve světě, ale i v České republice podíl automobilové dopravy na celkovém znečištění životního prostředí, zejména ovzduší. Zvyšuje se tak podíl dopravy na zdravotních rizicích, která jsou spojena s expozicí lidí vzdušným imisím. Vznikající emise a jejich deriváty, tedy emise sekundární, mohou nepříznivě působit na transportní činnost mukociliární výstelky dýchacích cest. Po vstřebání mohou nepříznivě ovlivňovat i činnost některých orgánů a systémů, zejména systému imunitního v jeho humorální i celulární složce. Nepříznivé důsledky expozice těmto imisím se liší u různých populačních skupin. Zejména děti a staří lidé mohou být ke škodlivým vlivům zvláště citliví. Osoby s astmatem nebo jinými preexistujícími respiračními nebo kardiovaskulárními chorobami představují v tomto směru zvlášť významnou rizikovou část populace. Problém znečištění ovzduší a jeho negativní účinky na lidské zdraví nabývá na aktuálnosti zejména ve velkých městech s vysokou hustotou automobilové dopravy. Odhaduje se, že hmotnostní jednotka exhalátů z motorové dopravy je ve městě a ve velkých obytných aglomeracích 10-ti násobná oproti exhalátům vzniklých z jiných zdrojů (průmysl, topení) a dokonce 100-násobná oproti jiným exhalátům v oblastech mimo město. Poslední epidemiologické studie ukázaly, že v Evropě díky znečištěnému ovzduší předčasně umírají stovky tisíc lidí [1]. Příčinou emisí škodlivin z motorů vozidel do volného ovzduší je spalování pohonných hmot. Výfukové plyny motorových vozidel jsou komplexní směsí, jejíž složení závisí na vlastnostech paliva, typu a funkčním stavu motoru a použití katalytických konventorů. Obsahují stovky chemických látek v různých koncentracích, jejichž biologické vlastnosti (účinky na zdraví člověka) nebyly doposud jednoznačně určeny [2]. Jemné uhlíkové částice emitované do ovzduší dopravou obsahují komplexní směs organických sloučenin, z nichž řada vykazuje toxické, mutagenní nebo karcinogenní efekty. Bylo zjištěno, že automobily s benzínovými motory emitují asi 30 mg jemných částic z 1 kg paliva a automobily s dieselovými motory asi 1500 mg [3,4]. Dieselové motory nákladních automobilů jsou hlavními zdroji emise nízkomolekulárních PAHs (tři benzenová jádra v molekule), zatímco benzínové motory osobních automobilů jsou hlavně zdrojem výše molekulárních PAHs (čtyři a 42



pět jader benzenu v molekule, např. benzo[a]pyren, benzo[e]pyren, benzo[ghi]perylen apod.). PAHs se do ovzduší dostávají jednak jako nespálené zbytky pohonných hmot a dále jako produkty pyrosyntézy při spalování nearomatických uhlovodíků v motoru. Benzíny obsahují nejvíce naftalenu (0,07 až 2,9 g.l-1) a nízké koncentrace antracenu, fenantrenu, fluorenu a acenaftylenu [4]. Podobná situace je i v případě motorové nafty. PAHs jsou chemické sloučeniny složené z uhlíku a vodíku, které vytváří aromatická jádra s pěti nebo šesti atomy uhlíku. Tyto sloučeniny patří do velké skupiny polycyklických aromatických sloučenin, do které navíc patří azaareny, oxaareny, thiaareny a jejich reakční produkty (např. alkyl- a nitro-deriváty). Azaareny, oxaareny a thiaareny vznikají tak, že atom uhlíku v PAHs je nahrazen atomem N, O nebo S. Tyto sloučeniny mohou být identifikovány a kvantifikovány ve frakcích s PAHs, protože jejich fyzikálně-chemické vlastnosti jsou velmi podobné. PAHs s počtem kruhů 5 až 7 zahrnují sloučeniny s největší karcinogenní potencí a jsou úplně sorbované na pevné částice ovzduší. Část PAHs s 3 a 4 kruhy je sorbována na částicích, ale je také přítomna v ovzduší ve formě par. V České republice byla sledována koncentrace PAHs hlavně v regionu severních Čech (Teplice), kde byly zjištěny celkové koncentrace PAHs v ovzduší v rozmezí 27 až 278 ng.m-3 [5]. Např. v Chicagu byly koncentrace PAHs 12,3 až 119 ng.m-3 [6], naproti tomu v Helsinkách 0,81 až 5,69 ng.m-3 [7]. Průměrné celkové koncentrace PAHs v Londýně klesly od roku 1992 ze 130 ng.m-3 na 38,7 ng.m-3 v roce 1997 [8]. Ani zákonem upravený obsah olova v pohonných hmotách nepovede pravděpodobně ke kýženému cíli. Jeho minimalizace si vyžádala obohacení automobilových paliv o jiné problematické složky. Emise těkavých organických látek (VOCs), například benzenu, představují v této souvislosti významný příspěvek ke znečištění prostředí. Některé z těchto látek byly identifikovány jednak jako zdravotní rizika pro člověka, jednak jako významné podpůrné faktory pro vznik fotochemického smogu. Zavedení bezolovnatých paliv významně zvýšilo koncentrace aromatických látek v benzinu a vedlo ke změnám ve složení paliv, pokud jde o olefiny a o okysličovadla (oxygenáty). Vzestup obsahu aromátů, olefinů a dalších složek paliva užívaných automobily bez katalyzátorů se projevil vzestupem emisí benzenu, 1,3butadienu a dalších VOCs, právě tak i prekurzorů fotochemického smogu. Zvýšení koncentrace VOCs v zevním prostředí přispívá následně k vzestupu znečištění vnitřního prostředí, zejména v budovách větraných přirozeným způsobem, jichž je v našich podmínkách drtivá většina. Jak vyplývá z výše uvedeného, nabývá problematika negativního vlivu dopravy na životní prostředí a lidské zdraví na aktuálnosti a stává se tak jednou z priorit výzkumu nejen u nás, ale i ve světě. O této skutečnosti svědčí i řada mezinárodních akcí, které směřují k řešení této problematiky (Charta o dopravě, životním prostředí a zdraví, Regionální konference EHK/OSN o dopravě a životním prostředí apod.).

A.2 CÍLE ŘEŠENÍ Analýza významných kontaminantů ovzduší produkovaných dopravou a jejich toxické a genotoxické účinky. Předmětem sledování jsou nejen jednotlivé chemické sloučeniny (např. benzen, toluen atd.), ale i skupiny sloučenin jako jsou např. polycyklické aromatické uhlovodíky (PAHs), polychlorované bifenyly (PCBs), polychlorované dibenzodioxiny (PCDDs) a dibenzofurany (PCDFs), včetně sestavení optimální baterie testů pro monitorování ovzduší a produktů dopravy.

43



A.3 PLÁN ŘEŠENÍ NA ROK 2002 − odběry a stanovení koncentrací a průměrných profilů organických kontaminantů ovzduší ve vybraných monitorovacích lokalitách; − vyhodnocení souhrnných chemických dat o koncentracích PAHs, derivátů PAHs a heterocyklických polyaromatických sloučenin, komparace s daty z in vitro testů komplexních vzorků; − srovnávání dat z testů in vitro (genotoxicita ovzduší, dioxinová aktivita).

B ANALYTICKÁ ČÁST B.1 MATERIÁL A METODY Monitorovací lokality Lokalita K - Brno, Kotlářská 2 Silně dopravou zatížená lokalita v centru města (intenzita dopravy: 30 455 tis vozidel/24 h). Odběrová čerpadla byla umístěna v areálu PřF MU Brno, mezi budovou vrátnice, kontejnerem AIM a křižovatkou ulic Kotlářská – Kounicova. Vzdálenost čerpadel od vozovky byla cca 5 m. Výška čerpadel, resp. umístění jejich odběrových hlavic umožňovala odběr ovzduší ve výšce 1,5 m, tedy v dýchací zóně člověka. Souřadnice lokality zaměřené systémem GPS (souřadnicový systém - elipsoid WGS 84; chyba zaměření polohy < 10 m): 49,20534 o sš, 16,59721 o vd, nadmořská výška 234 m.

Lokalita H - Brno, Kroftova 43 Středně dopravou zatížená lokalita v okrajové části města (intenzita dopravy: 6 900 tis vozidel/24 h). Odběrová čerpadla byla umístěna v areálu ČHMÚ, pobočka Brno, v blízkosti kontejneru AIM. Vzdálenost čerpadel od vozovky (ulice Kroftova) byla cca 7 m. Umístění odběrových hlavic čerpadel bylo, vzhledem k charakteru terénu, přibližně na úrovni vozovky. Souřadnice lokality H zaměřené systémem GPS: 49,21652 o sš, 16,56783 o vd, nadmořská výška 236 m.

44



Obr. 1. Lokalizace monitorovacích stanovišť

Použité vybavení Při odběrové kampani byla na obou lokalitách použita dvě čerpadla PS-1 (obr. 2) pro odběry PAHs dále čerpadlo PM-10 (obr. 5) pro odběr polétavého prachu frakce < 10 µm, čerpadlo AVOCS (obr. 3) pro odběr VOCs a čerpadlo VAPS (obr. 4) pro odběry prašných frakcí < 2,5 µm a 2,5-10 µm. Použité filtry: - pro čerpadla PS-1 byly při odběrech PAHs použity čištěné (extrakce 6 hod acetonem a 8 hod DCM) polyuretanové filtry (PUF) s předřazeným skelným filtrem (quartz); - pro čerpadla PM-10 byly použity vážené filtry quartz; - odběr čerpadly AVOCS probíhal do summa pasivovaných nerezových kanystrů;

45



Obr. 2. Čerpadlo PS-1 (výrobce Graseby-Andersen, USA) - pro odběry PAHs na základě US EPA metodiky TO-13. V odběrové hlavici jsou umístěny dva filtry - polyuretanový filtr (PUF) zachycující polutanty v plynné fázi a křemenný filtr (quartz) zachycující prašné částice s polutanty sorbovanými v tuhé fázi.

Obr. 3. Čerpadlo AVOCS (Automated Volatile Organic Compounds Sampler; výrobce Graseby-Andersen, USA) - pro vzorkování volatilních organických látek (VOCs) do summa pasivovaných nerezových kanystrů na základě US EPA metodiky TO-14.

Obr. 4. Čerpadlo VAPS (Versatile Air Pollutant Sampler; výrobce URG, USA) pro odběr polétavého prachu ve frakcích PM10 a PM2,5.

46



Obr. 5. Čerpadlo PM-10 (výrobce GrasebyAndersen, USA) – pro velkoobjemové odběry prašné frakce PM10 (< 10 µm) na základě US EPA metodiky PM10. V odběrové hlavici je umístěn křemenný filtr (quartz) zachycující prašné částice.

Odběry vzorků Vlastní odběry vzorků proběhly na vybraných lokalitách v termínech 15. - 19. 10. 2002 (vždy 4 x 24 hod). Začátek a konec jednotlivých odběrů, resp. výměna filtrů v odběrových hlavicích, proběhl vždy mezi 11:00 a 12:00, tedy v době s nejnižšími denními koncentracemi NOx, jako markeru intenzity dopravy. Vzorky vzduchu byly odebírány podle metodiky US EPA TO-13 aktivním odběrem přístrojem PAS 500 přes trubičky naplněné aktivním uhlím (Supelco, USA) (doba odběru 24 hod). Dále byly testovány dvě nové techniky vzorkování těkavých organických kontaminantů přítomných v plynné fázi ovzduší: mikroextrakce pevnou fází (SPME) a využití semipermeabilní membrány (SPMD). Prachové částice (PM10) a celkové suspendované části (TSP) byly odebrány čerpadly AVOCS a VAPS. Orientačně byly standardními metodami odebrány na monitorovacich lokalitách ještě vzorky půd pod trvalým travním porostem a vzorky silničních prachů v bezprostřední vzdálenosti od odběrového místa. V průběhu odběrové kampaně nebyly zaznamenány žádné srážky, vál slabý vítr a rozptylové podmínky byly dobré. V průběhu standardní odběrové kampaně srážky nepřekročily 5 mm za 24 hodin, postupně ustávaly a poslední odběrový den již byl zcela beze srážek (meteo situace v průběhu odběru vzorků je uložena u řešitele). Podrobné informace o průběhu odběrů čerpadly PS-1 (zejména přesný čas zahájení a ukončení jednotlivých odběrů, odebrané objemy ovzduší a způsob manipulace s čistými a exponovanými filtry) jsou uvedeny v příslušných odběrových protokolech, které jsou rovněž uloženy u řešitele, vč. protokolu kalibračních.

47



Odebrané objemů ovzduší čerpadly PS-1 Brno, Kotlářská

Lokalita

3

Brno, Kroftova 3

PCDDs/Fs [m3]

PAHs [m3]

Datum -odběru

PCDDs/Fs [m ]

15.-16.10.2001

AK 11

397,3

AK 21

380,3

AH 11

419,7

AH 21

399,8

16.-17.10.2001

AK 12

410,9

AK 22

380,1

AH 12

418,8

AH 22

359,8

17.-18.10.2001

AK 13

411,3

AK 23

391,5

AH 13

418,6

AH 23

388,6

18.-19.10.2001

AK 14

413,3

AK 24

368,8

AH 14

403,8

AH 24

393,2

Suma (96 hod)

AK 1

1632,8

AK 2

1520,7

AH 1

1660,9

AH 2

1541,4

PAHs [m ]

Pozn.: Všechny odebrané objemy jsou přepočteny na standardní podmínky (25 oC, 760 torr).

Zpracování vzorků Filtry se vzorky ovzduší (TSP – PUF a GF, QF) byly extrahovány 8 hod dichlormethanem v Soxhletově extraktoru. Vzorky silničního prachu, půdy a kapra byly extrahovány dichlormethanem pomocí urychlené extrakce za zvýšené teploty a tlaku. Přesné postupy a parametry extrakce vzorků jsou uloženy ve standardních operačních postupech u zpracovatele. Extrakty vzorků byly frakcionovány pomocí sloupcové chromatografie na silikagelu. Pomocí této techniky byla multikomponentní směs kontaminantů rozdělena do čtyř frakcí: nepolární frakce (obsahovala hlavně alkany, z této skupiny byly následně identifikovány a kvantifikovány n-alkany, které jsou indikátory znečištění prostředí z dopravy), slabě polární frakce (obsahovala převážně PAHs, PCBs a thia-PAHs), středně polární frakce (obsahovala hlavně nitrované deriváty PAHs a některé aza-PAHs) a polární frakce (převážně oxy-PAHs a estery kyseliny ftalové). Pro koncovou analýzu extraktů vzorků byla použita plynová chromatografie s hmotnostním spektrometrem (GC/MS), kapalinová chromatografií s detektorem diodového pole a fluorescenčním detektorem (HPLC/DAD/FLD) a plynová chromatografie s detektory elektronového záchytu ve dvoukolonovém uspořádání (2D GC/ECD). Všechny PAHs byly identifikovány a kvantifikovány pomocí HPLC/DAD/FLD. GC/MS byla použita pro konfirmaci stanovení PAHs do molekulové hmotnosti 278 a pro identifikaci a detekci derivátů PAHs, esterů kyseliny ftalové a n-alkanů. 2D GC/ECD byla použita pro identifikaci a detekci chlorovaných pesticidů a PCBs. Všechny metody byly zoptimalizovány na maximální citlivost. Pro analýzu těkavých organických sloučenin byl použit plynový chromatograf Varian 3500 s hmotnostním detektorem Varian 2100T (Varian, USA). Separace byly provedeny v křemenné kapilární koloně (CP Sil 5 ms: délka 30 m, vnitřní průměr 0,25 mm, síla filmu stacionární fáze 0,25 µm).

B.2 Výsledky a diskuze B.2.1 Chemické analýzy B.2.1.1 Těkavé organické sloučeniny Průměrné 24 hodinové koncentrace těkavých aromatických sloučenin (BTEX) ve dvou sledovaných lokalitách v jednotlivých odběrových dnech (1,2,3,4) jsou uvedeny v tabulce 1. Ze 48



skupiny BTEX měl ve všech lokalitách odběru nejvyšší koncentraci toluen, pak následovaly xyleny a benzen. Ve všech vzorcích byly také detekovány mono-, di- a tri-alkylbenzeny, které jsou do ovzduší emitovány z dopravy. Koncentrace benzenu, toxikologicky nejvýznamnější sloučeniny ze skupiny BTEX, nepřesahovala hygienický limit (roční průměr 5 µg.m-3). Relativně nízkých emisí benzenu z dopravy do ovzduší bylo dosaženo zavedením jeho maximální povolené koncentrace v pohonných hmotách. Koncentrace BTEX získané touto metodou odběru (sorpce v trubičce s aktivním uhlím) byly v dobré shodě s hodnotami zjištěnými kanystrovou metodou odběru. Tabulka 1. Koncentrace BTEX v ovzduší Koncentrace [µg.m-3] Kotlářská

Lokalita Sloučenina

Kroftova

1

2

3

4

1

2

3

4

Benzen

5,52

3,80

2,92

3,03

3,03

2,91

2,11

1,75

Toluen

14,8

11,6

7,56

5,81

8,26

5,79

3,71

2,97

Ethylbenzen

3,40

2,74

1,69

1,19

1,70

1,26

0,70

0,58

p-Xylen

9,56

6,98

3,93

1,51

2,27

1,75

0,73

0,50

m-Xylen

2,82

3,07

1,75

0,10

1,76

0,95

0,63

0,33

o-Xylen

4,17

3,70

2,20

1,40

2,03

1,26

0,75

0,52

Suma xylenů

16,6

13,7

7,87

3,01

6,06

3,96

2,10

1,36

Kromě těkavých aromatických uhlovodíků byly ve vzorcích ovzduší také identifikovány těkavé alifatické uhlovodíky, které jsou považovány za prekursory tvorby přízemního ozonu. Jejich koncentrace byly ve vzorcích ovzduší města Brna na úrovních známých z jiných lokalit. Kromě těchto sloučenin byly ve vzorcích ještě identifikovány těkavé chlorované uhlovodíky.

B.2.1.2 PAHs a jejich deriváty Tyto sloučeniny byly detekovány v plynné fázi a sorbované na vzdušný aerosol, sorbované na částicích s velikostí 10 µm a menší (PM10) a ve vzorcích silničního prachu a půdy. V případě analýzy ovzduší byla koncentrace zjištěna vždy pro PAHs v prachových částicích a PAHs přítomných v plynné fázi (TSP) a pro PAHs sorbované na PM10. Koncentrace v ovzduší jsou uvedeny v ng.m-3. Koncentrace v pevných vzorcích jsou uvedeny v µg.kg-1 hmoty vzorku. V tabulce 2 jsou uvedeny průměrné 24 hodinové koncentrace sumy 16 US EPA PAHs a suma koncentrace všech analyzovaných PAHs. Z koncentrací v jednotlivých odběrových dnech je zřejmé, že průměrné 24 hodinové koncentrace PAHs se významně nemění. Je patrný mírný pokles koncentrací v obou lokalitách podobně jako v případě BTEX. Tento pokles způsobila změna počasí z jasna na polojasno až zataženo a déšť. Koncentrace PAHs byla vždy nejvyšší v lokalitě Kotlářská, ve které je intenzita dopravy vyšší než v lokalitě Kroftova. Podobně se chovaly i ostatní sledované kontaminanty.

49



Tabulka 2. Průměrné 24 hodinové koncentrace PAHs Koncentrace [µg.m-3] Kotlářská

Kroftova

Sloučenina

1

2

3

4

1

2

3

4

Suma 16 PAHs

47,5

40,6

33,6

42,5

27,8

26,5

21,8

22,9

Suma všech PAHs

68,5

59,6

46,8

60,9

41,0

35,9

29,9

30,2

Průměrné koncentrace PAHs v ovzduší (TSP) a na částicích PM10 Tabulka 3 uvádí průměrné koncentrace v ovzduší (průměr ze čtyř 24 hodinových odběrů) vyjádřené jako celková koncentrace PAHs sorbovaných na částicích i v plynné fázi (TSP) a pak na částicích 10 µm a menších (PM10). Koncentrace jsou uvedeny pro 16 tzv. US EPA prioritních PAHs, které jsou ve složkách životního prostředí nejvíce zastoupeny a proto jsou také nejvíce analyzovány. Kromě jednotlivých koncentrací jsou v tabulce ještě uvedeny součty jejich koncentrací (Suma 16 PAHs) a součet koncentrací tzv. karcinogenních polyaromátů (Suma karcinogenních PAHs), což jsou sloučeniny s významnou karcinogenní potencí. Tabulka 3. Průměrné 24 hodinové koncentrace jednotlivých PAHs v ovzduší Koncentrace [ng.m-3 ] Kotlářská

Kroftova

Sloučenina

TSP

PM10

TSP

PM10

Naftalen

0,12

0,01

0,04

0,01

Acenaftylen

3,62

0,01

1,27

0,00

Acenaften

1,85

0,01

0,47

0,03

Fluoren

5,34

0,01

2,14

0,01

Fenanthren

17,56

0,20

8,71

0,10

Anthracen

2,13

0,02

0,68

0,01

Fluoranthen

5,24

0,55

2,60

0,30

Pyren

5,39

0,57

1,95

0,27

Benz[a]anthracen

0,71

0,43

0,38

0,26

Chrysen

0,76

0,53

0,50

0,35

Benzo[b]fluoranthen

0,63

0,54

0,45

0,45

Benzo[k]fluoranthen

0,33

0,27

0,22

0,22

Benzo[a]pyren

0,64

0,52

0,38

0,38

Indeno[1,2,3-cd]pyren

0,69

0,57

0,40

0,37

Dibenz[a,h]anthracen

0,02

0,02

0,02

0,02

Benzo[ghi]perylen

1,17

0,95

0,48

0,41

Suma 16 PAHs

46,2

5,2

20,7

3,2

Suma karcinogenních PAHs

3,8

2,9

2,4

2,1

Koncentrace PAHs v lokalitě Kotlářská byla asi 2x vyšší než v lokalitě Kroftova. Byl zjištěn významný rozdíl mezi celkovou koncentrací PAHs v ovzduší (TSP) a sorbovaných pouze na částicích (PM10). Tento rozdíl byl skoro desetinásobný. To je způsobeno tím, že v ovzduší jsou nejvíce přítomny PAHs s menším počtem benzenových jader (2 až 4), které jsou 50



přítomny převážně v plynné fázi. V případě odběru pouze PM10, nebo PM2,5 (PM1,0) jsou sice ve vzorcích přítomny všechny PAHs sorbované ve vzdušném aerosolu daných aerodynamických průměrů, které mají významnou toxicitu, ale velká část PAHs s menším počtem benzenových jader není vzorkována. Tím může být celkový toxikologický potenciál ovzduší podhodnocen, protože bylo zjištěno, že i nízkomolekulární polyaromáty jsou toxikologicky významné. Pomocí dvouvýběrového párového t-testu na střední hodnotu bylo zjištěno, že existují statisticky významné rozdíly (p<0,01) mezi koncentracemi jednotlivých PAHs v lokalitách Kotlářská a Kroftova jak pro TSP, tak i pro PM10. Odhad emisí z dopravy Doprava je v městských aglomeracích významným zdrojem emisí PAHs do venkovního ovzduší. Kromě toho však existují ještě další zdroje emisí z průmyslu, spalování komunálního odpadu a např. i z lokálních topenišť, pokud není v dané lokalitě zavedeno centrální vytápění a úplná plynofikace. Z tohoto důvodu je celkem komplikovanou záležitostí odhadnout kvantitativní podíl jednotlivých zdrojů emisí na celkové koncentraci emitovaných PAHs. V poslední době bylo navrženo několik postupů, jak tyto podíly stanovit. Příspěvek emisí z dopravy je tak možno např. odhadnout postupem, který využívá znalosti koncentrací benzo[e]pyrenu a koronenu ve venkovním ovzduší [9,10]. Základním předpokladem tohoto odhadu je tvrzení, že koronen je stoprocentně emitován do ovzduší pouze z dopravy a benzo[e]pyren také z jiných zdrojů. Pro výpočet příspěvku emisí z dopravy byl stanoven podíl koncentrací koronenu k benzo[e]pyrenu emitovanými z dopravy. Tato hodnota je pak použita pro výpočet. Tento odhad je sice zatížen řadou nejasností, ale i tak může sloužit k semikvantitativnímu odhadu zátěže dané lokality dokonce pro všechny PAHs emitované z dopravy. V tabulce 4 jsou uvedeny celkové koncentrace, odhadnutá koncentrace benzo[e]pyrenu emitovaného z dopravy a vypočtený odhad emise benzo[e]pyrenu z dopravy v procentech ve dvou lokalitách. Z odhadnutých hodnot emise z dopravy je zřejmé, že v lokalitě Kotlářská je příspěvek emisí z dopravy z celkové koncentrace PAHs asi 50 %. V lokalitě Kroftova je pouze třetinový. V této lokalitě jsou zhruba dvě třetiny celkové koncentrace PAHs z jiných zdrojů, což odpovídá struktuře okolí této lokality. Tu tvoří rodinné domky a zahrady, ve kterých bývají v tuto roční dobu spalovány odpady ze zahrádek. Tak je zvednut podíl koncentrace benzo[e]pyrenu z jiných zdrojů, než je doprava, v porovnání s lokalitou Kotlářská.

51



Tabulka 4. Odhad emise PAHs z dopravy Koncentrace [ng.m-3 ] Kotlářská

Kroftova

Sloučenina

TSP

PM10

TSP

PM10

Benzo[e]pyren

0,98

0,81

0,59

0,58

Benzo[e]pyren (z dopravy)

0,55

0,40

0,18

0,13

% Benzo[e]pyren (z dopravy)

57

50

31

23

Porovnání koncentrací PAHs v Brně a v Praze V tabulce 5 jsou uvedeny koncentrace jednotlivých PAHs, součet jejich koncentrací (Suma PAHs) a součet koncentrací tzv. karcinogenních PAHs (Suma karcinogenních PAHs) sorbovaných na částicích 10 µm a menších ve dvou lokalitách v Brně a v Praze. Vzorky vzduchu byly v Praze odebírány sice v průběhu zimních měsíců a z nich byl vytvořen souhrnný vzorek, takže se nejedná o podobné vzorky jako v Brně, kde byl odebrán souhrnný vzorek ze čtyř dnů v průběhu druhého týdne v říjnu, ale i přes tuto odlišnost je možné porovnání obou měst. Z koncentrací je patrné, že kontaminace Prahy PAHs je vyšší. V Brně byla zjištěna nejvyšší koncentrace pro benzo[ghi]perylen, sloučeninu, která je emitována hlavně benzínovými motory. Naproti tomu v obou pražských lokalitách byly nejvyšší koncentrace zjištěny pro fluoranthen, pyren a chrysen, sloučeniny, které jsou emitovány hlavně ze spalování organické hmoty a méně z dopravy (dieselových motorů). Tabulka 5. Koncentrace PAHs sorbovaných na částicích PM10 ve vzduchu v Brně a v Praze Koncentrace [ng.m-3 ] Brno

Praha

Sloučenina

Kotlářská

Kroftova

Libuš

Strahov

Fenanthren

0,18

0,14

1,32

1,96

Anthracen

0,08

0,06

0,07

0,09

Fluoranthen

0,52

0,43

4,30

5,67

Pyren

0,62

0,41

4,38

5,27

Benz[a]anthracen

0,53

0,47

2,88

4,19

Chrysen

0,68

0,64

3,49

4,91

Benzo[b]fluoranthen

0,73

0,87

2,45

3,57

Benzo[k]fluoranthen

0,36

0,42

1,33

1,92

Benzo[a]pyren

0,74

0,77

2,27

3,46


0,02

0,04

1,85

2,71


0,83

0,81

0,21

0,32

Benzo[ghi]perylen

1,42

0,96

1,72

2,76

Suma PAHs

6,72

6,02

26,3

36,8

Suma karcinogenních PAHs

3,91

4,02

14,5

21,1

Za zmínku stojí také skutečnost, že celková koncentrace tzv. karcinogenních PAHs tvoří minimálně 50 % z celkové koncentrace PAHs sorbovaných na pevných částicích ovzduší (PM10). 52



Koncentrace PAHs v silničním prachu a v půdě Kromě venkovního ovzduší byly také analyzovány vzorky silničního prachu a půdy. Tyto vzorky jsou významnou složkou prostředí, do které jsou PAHs z ovzduší vymývány suchou a mokrou depozicí. V případě silničního prachu ještě dochází k jeho další kontaminaci prachovými částicemi emitovanými z automobilových motorů. Odběr silničního prachu je komplikován jeho pravidelným odklízením z vozovek a jejich krajnic. Analýzou silničního prachu je možno zjistit krátkodobější kontaminace. Analýzou vzorků půdy je možno zjistit dlouhodobější tendence kontaminace dané lokality. V tabulce 6 jsou uvedeny koncentrace PAHs ve vzorcích silničního prachu a v půdě z hloubky 0 až 10 cm a z hloubky 11 až 20 cm ve dvou odběrových lokalitách. Kromě koncentrace jednotlivých PAHs jsou v tabulce ještě uvedeny celkové koncentrace 16 PAHs a tzv. karcinogenních PAHs. Nejvyšší celkové koncentrace byly zjištěny v lokalitě Kotlářská. Zde byly koncentrace PAHs v silničním prachu asi 4 krát vyšší, v půdě z hloubky 0 až 10 cm asi 14 krát vyšší a v půdě z hloubky 11 až 20 cm asi 5 krát vyšší. Podobná situace je i v případě jednotlivých PAHs. Tyto hodnoty koncentrací dále potvrzují zjištění, že lokalita Kotlářská je více zatížena emisemi polyaromátů. Zvláště velké rozdíly v koncentracích byly zjištěny v horní vrstvě půdy, kde dochází k největší kumulaci PAHs. Tabulka 6. Koncentrace PAHs v silničním prachu a půdě Koncentrace [µg.kg-1] Kotlářská

Kroftova

silniční prach

půda

půda

půda

půda

(11-20 cm)

silniční prach

(0-10 cm)

(0-10 cm)

(11-20 cm)

Naftalen

3,6

Acenaftylen

3,6

0,8

< 0.015

4,1

< 0.015

< 0.015

0,6

< 0.008

0,5

< 0.020

< 0.020

Acenaften

69,9

16,3

6,8

40,0

< 0.020

< 0.020

Fluoren

76,0

20,8

10,4

22,6

2,5

< 0.030

Fenanthren

533

210

112

150

33,6

27,2

Anthracen

97,0

37,1

15,4

19,8

2,7

3,27

Fluoranthen

990

896

387

232

66,4

60,0

Pyren

657

655

285

161

48,9

47,7

Benz[a]anthracen

399

505

209

84,7

31,4

41,5

Chrysen

367

423

187

78,0

32,6

40,0

Benzo[b]fluoranthen

345

598

250

93,3

40,9

50,2

Benzo[k]fluoranthen

184

310

156

46,9

19,2

27,1

Benzo[a]pyren

345

616

258

89,6

37,4

48,5


230

490

208

69,2

30,3

36,5


32,3

46,6

26,3

8,5

3,8

4,68

Benzo[ghi]perylen

228

462

195

70,6

28,5

34,2

Suma PAHs

4561

5288

2307

1171

378

421

Suma PAHs

1903

2989

1295

470

196

248

Sloučenina

karcinogenních

53



Koncentrace tzv. karcinogenních PAHs je relativně vysoká, protože jsou to sloučeniny s nízkým tlakem par, a tak nemohou vytěkat z pevných vzorků jako polyaromáty s menším počtem benzenových jader, které jsou těkavé, a tak snadno opět přechází do plynné fáze. Pomocí dvouvýběrového párového t-testu na střední hodnotu bylo zjištěno, že existují statisticky vysoce významné rozdíly (p<0,001) mezi koncentracemi jednotlivých PAHs v lokalitách Kotlářská a Kroftova jak pro silniční prach, tak i pro půdu. Koncentrace derivátů PAHs v ovzduší V tabulce 8 jsou uvedeny celkové koncentrace vybraných derivátů PAHs v ovzduší. Nejvyšší koncentrace byly zjištěny pro oxy-PAHs a pak heterocykly s jedním atomem dusíku v molekule. Koncentrace těchto sloučenin byly nižší než koncentrace PAHs. Tabulka 8. Hodnoty celkových koncentrací derivátů PAHs v ovzduší Koncentrace [ng.m-3 ] Kotlářská

Kroftova

Sloučenina

TSP

PM10

TSP

PM10

Suma oxy-PAHs

9,22

2,94

11,19

3,52

Suma aza-PAHs

1,41

0,80

0,52

0,87

Suma thia-PAHs

0,63

0,18

0,59

0,08

Suma nitro-PAHs

0,60

0,18

1,01

0,38

Koncentrace derivátů PAHs v silničním prachu a v půdě V následující tabulce 9 jsou uvedeny koncentrace derivátů PAHs v silničním prachu a v půdě ze dvou odběrových lokalit. Byly zjištěny relativně vysoké koncentrace oxy-PAHs a thia-PAHs v silničním prachu, které byly vyšší v lokalitě Kroftova. Přítomnost thia-PAHs ve vzorcích může indikovat emise ze spalování fosilních paliv. Tabulka 9. Hodnoty celkových koncentrací derivátů PAHs v silničním prachu a v půdě Koncentrace [µg.kg-1] Kotlářská

Kroftova

silniční prach

půda

půda

(0-10 cm)

Suma oxy-PAHs

161,4

Suma aza-PAHs

3,7

Suma thia-PAHs Suma nitro-PAHs

Sloučenina

půda

půda

(11-20 cm)

silniční prach

(0-10 cm)

(11-20 cm)

56,2

937

3907

35,4

271

3,1

2,4

136

1,1

35,1

242

49,8

378

463

41,9

63,1

32,5

8,7

0,3

< 0,1

< 0,1

< 0,1

Nízké koncentrace byly zjištěny pro aza-PAHs a hlavně pro nitro-PAHs, které nebyly vůbec detekovány v lokalitě Kroftova. V silničním prachu z lokality Kotlářská byla zjištěna vysoká koncentrace 1-nitropyrenu, který je emitován hlavně vznětovými motory. Oxy-PAHs a thia-PAHs byly zjištěny ve vyšších koncentracích v hlubší vrstvě půdy (11-20 cm), protože jsou lépe rozpustné ve vodě než PAHs, a tak mohou být zanášeny vodou do větší hloubky než PAHs.

54



B.2.1.3 Organochlorové pesticidy, polychlorované bifenyly, polychlorované dibenzo-dioxiny a furany Koncentrace PCBs, PCDDs a PCDFs v ovzduší Organochlorové pesticidy (OCPs) a polychlorované pesticidy (PCBs) byly zakázány pro používání v osmdesátých letech minulého století. Proto jejich koncentrace v ovzduší jsou v současnosti na nízkých koncentračních úrovních. Polychlorované dibenzo-dioxiny (PCDDs) a furany (PCDFs) jsou emitovány do ovzduší hlavně ze spaloven komunálního odpadu. V tabulce 10 jsou uvedeny celkové koncentrace PCBs, PCDDs a PCDFs sorbovaných na částicích a přítomných v plynné fázi ovzduší ve dvou odběrových lokalitách vyjádřené v pg.m-3, v jednotce 1000x menší, než byly uvedeny předcházející koncentrace. Tabulka 10. Koncentrace PCBs, PCDDs a PCDFs v ovzduší Koncentrace [pg.m-3 ] Sloučenina

Kotlářská

Kroftova

Suma PCBs

85,5

101

Suma PCDDs/Fs

11,2

6,6

Koncentrace těchto tzv. perzistentních kontaminantů byly nízké, srovnatelné s koncentracemi v ovzduší v jiných městech případně průmyslových lokalitách. V současné době se jejich koncentrace v ovzduší pohybují nad hodnotami přirozeného pozadí. Tabulka 11. Koncentrace OCPs a PCBs v silničním prachu a v půdě Koncentrace [µg.kg-1] Kotlářská Sloučenina

Kroftova

silniční prach

půda

silniční prach

půda

HCB

5,55

2,45

3,13

3,58

γ-HCH

<0,1

<0,1

<0,1

<0,1

p,p´-DDE

31,3

13,2

14,1

23,4

p,p´-DDT

19,1

32,8

44,6

3,28

PCB 28

4,18

4,25

0,8

5,71

PCB 52

<0,1

<0,1

<0,1

<0,1

PCB 101

<0,1

<0,1

<0,1

<0,1

PCB 153

17,6

18,4

3,39

6,02

PCB 138

17,1

22,1

2,79

5,9

PCB 180

<0,1

<0,1

<0,1

<0,1

Koncentrace OCPs a PCBs v silničním prachu a v půdě V tabulce 11 jsou uvedeny koncentrace vybraných organochlorových pesticidů (OCPs) a PCBs v silničním prachu a v půdě. Relativně vysoké koncentrace byly zjištěny pro p,p´-DDT a jeho transformační produkt p,p´-DDE. Z PCBs byly detekovány v nejvyšších koncentracích kongenery 138 a 153, které jsou majoritními zástupci komerční směsi Deloru 106 a kongener 28, zástupce Deloru 103. Jejich koncentrace byly sice mnohem nižší než v případě PAHs, ale nebyly nulové.

55



Tyto výsledky potvrzují známou zkušenost, že perzistentní chlorované kontaminanty jsou stále přítomny v prostředí, i když se už veřejně nepoužívají. Bylo zajímavé, že koncentrace p,p´-DDT byla relativně vysoká. Tento pesticid se nesmí v ČR používat, ale i přesto se stále nachází v relativně vysokých koncentracích v prostředí. Poměr koncentrací p,p´-DDT a p,p´DDE dokonce v půdě z Kotlářské a silničním prachu z Kroftovy nasvědčuje tomu, že se zřejmě jedná o nedávnou kontaminaci touto sloučeninou.

B.2.1.4 Estery kyseliny ftalové Estery kyseliny ftalové jsou do prostředí emitovány hlavně ze spalování plastů na bázi PVC, ve kterých jsou přítomny jako plastifikátory s hmotnostním podílem 5 až 40 %. Tabulka 12. Koncentrace esterů kyseliny ftalové v ovzduší Koncentrace [ng.m-3 ] Kotlářská

Kroftova

Sloučenina

TSP

PM10

TSP

PM10

Dimethylftalát

0,23

0,01

2,24

0,01

Diethylftalát

0,50

0,05

1,00

0,07

Dibutylftalát

18,5

1,91

12,55

2,38

Benzylbutylftalát

0,08

0,05

0,09

0,11

Bis-(2-ethylhexyl)ftalát

21,5

5,07

10,47

5,82

Bis-(n-oktyl)ftalát

0,02

0,01

0,01

0,02

Suma ftalátů

40,8

7,10

26,4

8,4

Nejvyšší koncentrace v ovzduší byly zjištěny pro dibuthlftalát a bis-(2-ethylhexyl)ftalát (viz. tab.12). Toto jsou sloučeniny, které se dříve hlavně používaly jako plastifikátory do PVC. Podobná situace byla zjištěna i v případě vzorků silničního prachu a půdy (viz. tab. 13). Tabulka 13. Koncentrace esterů kyseliny ftalové v silničním prachu a v půdě Koncentrace [µg.kg-1] Kotlářská

Kroftova

silniční prach

půda

půda

půda

(11-20 cm)

Silniční prach

půda

(0-10 cm)

(0-10 cm)

(11-20 cm)

Dimethylftalát

1,5

0,8

0,1

0,5

0,1

0,3

Diethylftalát

6,9

4,1

0,6

3,7

0,3

0,6

Dibutylftalát

900

741

80,0

232

41,0

76,1

Benzylbutylftalát

0,5

0,4

0,05

0,1

0,03

0,0

1738

507

12,6

110

1,3

12,3

0,7

0,2

0,1

0,2

0,0

0,0

2648

1253

93

347

43

89

Sloučenina

Bis(2-ethylhexyl)ftalát Bis-(n-oktyl)ftalát Suma ftalátů

B.2.1.5 Alifatické uhlovodíky Alifatické uhlovodíky sice nejsou tak nebezpečné sloučeniny jako uhlovodíky aromatické, jejich analýza ve vzorcích však může poskytnout další důležité informace pro posouzení zdrojů kontaminace prostředí. Tyto sloučeniny mohou být na rozdíl od aromatických uhlovodíků produkovány biogenními i antropogenními zdroji. 56



Tabulka 14. Koncentrace alifatických uhlovodíků ve vzduchu Koncentrace [ng.m-3 ] Kotlářská

Kroftova

Sloučenina

TSP

PM10

TSP

PM10

n-Nonan

1,16

0,004

0,15

0,02

n-Dekan

0,15

0,002

1,17

0,004

n-Undekan

0,14

0,02

8,34

0,11

n-Dodekan

0,50

0,04

15,39

0,13

n-Tridekan

1,18

0,15

14,88

0,47

n-Tetradekan

0,24

0,04

10,10

0,11

n-Pentadekan

0,49

0,09

7,23

0,18

n-Hexadekan

0,40

0,06

6,43

0,23

n-Heptadekan

0,70

0,09

5,77

0,50

n-Oktadekan

0,67

0,09

5,39

0,36

n-Nonadekan

1,41

0,08

8,03

0,53

n-Eikosan

1,68

0,13

4,57

0,95

n-Dodekakosan

2,58

3,28

8,43

4,48

n-Tetrakosan

0,64

0,58

2,47

1,25

n-Oktakosan

0,45

0,38

1,58

0,85

n-Dodekatriakontan

1,52

1,86

5,05

3,58

Suma n-alkanů

13,9

6,9

105,0

13,8

Tabulka 15. Koncentrace uhlovodíků v silničním prachu a v půdě Koncentrace [µg.kg-1] Kotlářská

Kroftova

silniční prach

půda(0-10 cm)

půda(11-20 cm)

silniční prach

půda(0-10 cm)

půda(1120 cm)

n-Nonan

2,1

2,6

0,1

0,0

2,5

0,1

n-Dekan

1,3

1,2

0,1

0,2

0,1

0,6

n-Undekan

4,9

4,6

0,3

0,7

0,1

1,2

Sloučenina

n-Dodekan

3,8

2,8

1,13

1,0

2,32

1,7

n-Tridekan

71,6

25,2

1,6

6,3

15,0

9,9

n-Tetradekan

43,3

18,5

3,3

10,7

4,8

15,8

n-Pentadekan

91,8

48,1

10,9

6,5

9,2

7,6

n-Hexadekan

85,2

34,3

11,2

5,2

8,6

5,5

n-Heptadekan

143

47,6

18,3

6,4

12,3

12,7

n-Oktadekan

96,1

39,1

11,2

5,4

8,1

1,4

n-Nonadekan

112

38,1

13,8

9,9

9,9

14,3

n-Eikosan

244

79,1

40,3

3,3

27,9

6,6

n-Dodekakosan

612

441

127

13,6

119

24,7

n-Tetrakosan

280

74,3

16,5

2,0

15,6

3,8

n-Oktakosan

304

67,6

14,6

1,2

11,2

2,0

n-Dodekatriakontan

932

364

151

17,1

156

15,1

Suma n-alkanů

3025

1288

421

89

403

123

57



Relativně vysoké koncentrace uhlovodíků ve vzduchu indikují emise z dopravy (viz tabulka 14). Vysoké koncentrace n-alkanů byly také zjištěny hlavně v silničním prachu a pak také v půdě z odběrových lokalit (viz tabulka 15). Vyšší koncentrace byly zjištěny na lokalitě Kotlářská.

B.2.2 Ekotoxikologické testy B.2.2.1 Krátkodobý test mutagenity ovzduší Mutagenní aktivita vzduchu byla testována standardním Amesovým testem (na miskách) [11] s použitím indikátorových kmenů Salmonella typhimurium v nepřítomnosti i za přítomnosti externí metabolické aktivace (jaterní mikrosomální frakce S9) za účelem detekce i mutagenních metabolitů vzniklých přeměnou primárních promutagenů. Vzhledem k předpokládané přítomnosti PAHs a jejich nitrovaných derivátů byly zvoleny kmeny TA 98 a YG 1041. Tabulka 16. Výsledky krátkodobého testu mutagenity ovzduší (počet revertantů/µg EOM) S.typhimurium TA 98

Kotlářská Kroftova

S.typhimurium YG 1041

- S9

+ S9

- S9

+ S9

Konc. [ng/mg EOM]

TSP

0,28

0,59

17,23

9,72

3853

PM10

0,78

1,04

27,72

21,59

2665

TSP

0,32

0,41

14,23

8,39

3425

PM10

0,61

0,76

20,68

21,33

1706

V testech na bakteriálním kmeni Salmonella typhimurium TA 98 byl prokázán mutagenní potenciál v hrubých extraktech vzorků z obou odběrových lokalit a zřetelně se projevil vliv metabolické aktivace, což svědčí o přítomnosti promutagenů (lze předpokládat přítomnost PAHs). U dalších dvou vzorků se v testech na tomto kmeni projevil náznak mutagenního potenciálu (na hranici citlivosti testu). Zde nelze jednoznačně potvrdit vliv metabolického aktivátoru (viz tabulka 16). Z uvedených výsledků je zřejmé, že mutagenní aktivita je více zastoupena na prachových částicích ovzduší. V testech na bakteriálním kmeni Salmonella typhimurium YG 1041 byl prokázán mutagenní potenciál ve všech vzorcích, u většiny z nich se naopak metabolický aktivátor uplatnil méně (lze předpokládat dominantní vliv nitroderivátů PAHs). Pomocí dvouvýběrového párového t-testu na střední hodnotu nebyly zjištěny statisticky významné rozdíly (p>0,05) mezi mutagenní potencí v TSP a PM10, ani mezi lokalitami Kotlářská a Kroftova.

B.2.2.2 Dioxinová aktivita ovzduší Dioxinová aktivita ovzduší byla testována pomocí biologické, Ah-receptorem zprostředkované aktivity geneticky modifikované buněčné linie H4IIE (in vitro metoda CALUX - Chemical Activated LUciferase eXpression - chemicky aktivovaná exprese luciferázy). Dioxinová aktivita byla testována v hrubém extraktu ovzduší (tabulka 17) a ve 58



třech frakcích: aromatické (frakce 1), středně polární (frakce 2) a polární (frakce 3). Dioxinovou aktivitu vykazují sloučeniny, které mají podobnou chemickou strukturu jako nejtoxičtější nízkomolekulární sloučenina 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin. Mezi tyto sloučeniny patří hlavně perzistentní halogenované kontaminanty prostředí, ale také některé PAHs. Právě tyto sloučeniny jsou v ovzduší zastoupeny v relativně vysokých koncentracích v porovnání s PCDDs, PCDFs a PCBs, které mají sice velkou dioxinovou aktivitu, ale nízkou koncentraci v extraktech vzorků ovzduší. Tabulka 17. Výsledky testu dioxinové aktivity ovzduší (pg TCDD/m3) Kotlářská Kroftova

hrubý extrakty

frakce 1

frakce 2

frakce 3

TSP

130± 20

60 ±10

5 ±2

34 ±5

PM10

100 ±20

35 ±5

5,5 ±0,5

10 ±1

TSP

69 ±9

10 ±2

3,3 ±0,9

6 ±1

PM10

64± 6

50 ±4

4,7± 0,6

22± 4

Dioxinová toxicita vzduchu byla způsobena především sloučeninami sorbovanými na povrchu pevných částic. To vyplývá z rozdílu hodnot aktivity mezi TSP a PM10 (částice o velikosti do 10 µm). Tyto částice tvoří tzv. respirabilní frakci, tzn. mohou být vdechnuty, usadit se v plicích a sloučeniny na ně sorbované se mohou přes membránu plicních sklípků dostávat přímo do krevního oběhu. Z výsledků je také zřejmá citlivost použité metody, která dokáže rozlišit mezi lokalitou Kotlářská a Kroftova. Po frakcionaci na silikagelu byly nejaktivnější aromatické frakce. S výjimkou hrubého extraktu z ulice Kroftovy se jednalo o 50 – 80 % celkové aktivity. Polycyklické aromatické uhlovodíky byly s ohledem na dioxinovou toxicitu městského ovzduší nejvýznamnější. Výsledky analýzy středně polární a polární frakce ukázaly, že středně polární frakce byla nejméně aktivní a polární frakce vykazovala až 40 % celkové dioxinové aktivity. Podobně jako v případě testů mutagenity nebyly v t-testu zjištěny statisticky významné rozdíly (p>0,05) mezi dioxinovou aktivitou v TSP a PM10, ani mezi lokalitami Kotlářská a Kroftova.

B.3 ZÁVĚR Navržený systém řešení je postačující pro indikaci kontaminantů emitovaných z dopravy. Analýzou všech skupin kontaminantů vznikne unikátní databáze informací o chemické kontaminaci vnějšího ovzduší v městské lokalitě kontaminované emisemi z různých zdrojů. Data budou sloužit mj. i k vypracování postupu pro hodnocení příspěvků z různých emisních zdrojů. V porovnání s ostatními průmyslově rozvinutými lokalitami v České republice i v ostatních zemích je nutno konstatovat, že znečištění ovzduší v modelových lokalitách je s ohledem na koncentrace PAHs na střední úrovni. Mutagenita ovzduší testována pomocí Amesova testu byla relativně nízká. Ukázalo se, že použitá metoda není příliš vhodná pro testování vzorků s obsahem nízkých koncentrací mutagenů. Dioxinová aktivita ovzduší byla způsobena především sloučeninami sorbovanými na prachových částicích ovzduší. Její citlivost byla postačující k tomu, že ohodnotila rozdíly v koncentracích kontaminantů na modelových lokalitách.

59



Presentace výsledků výzkumu: Adamec, V., Ciganek, M., Neča, J., Janošek, J.,Machala, M. Combined Chemical and Bioassay Analyses of PAHs and VOC Emitted from Traffic. The 7th International Highway and Urban Pollution Symposium, Barcelona, Spain, 20-23 May 2002 - poster Adamec, V., Dufek, J., Huzlík, J., Cholava, R., Jedlička, J., Marešová, V., Mertl, A., Švanda, J. Persistent organic pollutants in transport sector. Transport and Air Pollution. Avignon, France, 16-18 June 2003 - příspěvek Ciganek, M., Neča, J., Adamec, V., Janošek, J., Machala, M. A Combined Chemical and Bioassay Analysis of Traffic-emitted PAHs, J. Total Environ. Sci., odesláno do tisku původní vědecká práce Vzhledem k velkému objemu dat jsou v textu převážně uváděna agregovaná data s odkazy na primární zdroje (zodpovědný řešitel dílčího úkolu). Data budou postupně prezentována v odborných zahraničních periodikách a na konferencích a jejích případné další využití bude podmíněno souhlasem zadavatele (MD ČR).

C NÁVRHOVÁ ČÁST Úvodní odběrová kampaň velmi dobře postihla zatížení vybraných odběrových lokalit emisemi z dopravy v typických meteorologických podmínkách podzimního období (malé množství srážek, zhoršené rozptylové podmínky). V dalších fázích projektu bude řešení mj. zaměřeno na situace s podmínkami vhodnými pro vznik fotochemického smogu (tj. letní období beze srážek, vysoké denní teploty, velké množství slunečního svitu, optimálně v období červen - červenec). Pro takto koncipovanou odběrovou kampaň bude rozšířen seznam sledovaných škodlivin o aldehydy a další prekurzory vzniku přízemního ozonu. Na základě získaných informací bude vytvářen ucelený systém hodnocení toxických a genotoxických účinků reálných směsí kontaminantů emitovaných do prostředí z dopravy. Pro tento systém budou využita chemická a toxikologická data, která jsou výstupem z tohoto projektu. Dále bude navržen systém hodnocení chemické zátěže prostředí z různých zdrojů emisí kontaminantů, pomocí zastoupení sloučenin charakteristických pro určité typy zdrojů kontaminace. Rovněž bude probíhat testování metodik vzorkování včetně alternativních odběrových metod (např. pasivní vzorkování). Postupně budou identifikovány další předpokládané produkty spalování, které budou event. zařazeny do komplexního monitorovacího programu (např. alkylované PAHs). Průběžně bude probíhat srovnávání dat z testů in vitro - genotoxicita ovzduší, dioxinová aktivita a tumor-promoční aktivita aj., které přispějí k sestavení optimální baterie testů pro monitorování ovzduší a produktů dopravy.

LITERATURA [1] World Health Organization (2000): Air Quality Guidelines for Europe, Second Edition, Regional Publications, European Series, No. 91. [2] World Health Organization (1998): Selected non-heterocyclic polycyclic aromatic hydrocarbons, Environmental Health Criteria 202, WHO, Geneva. [3] MIGUEL, A.H., KIRCHSTETTER, T.W., HARLEY, R.A., HERING, S.V. On-Road Emissions of Particulate Polycyclic Aromatic Hydrocarbons and Black Carbon from Gasoline and Diesel Vehicles. Environ. Sci. Technol., 1998, 32, pp. 450-455. 60



[4] MARR, L.C., KIRCHSTETTER, T.W., HARLEY, R.A., MIGUEL, A.H., HERING. S.V., HAMMOND, S.H. Characterization of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Motor Vehicle Fuels and Exhaust Emissions. Environ. Sci. Technol., 1999, 33, 3091-3099. [5] PINTO, J.P., STEVENS, R.K., WILLIS, R.D., KELLOGG, R., MAMANE, Y., NOVAK, J., ŠANTROCH, J., BENEŠ, I., LENÍČEK, J., BUREŠ, V. Czech Air Quality Monitoring and Receptor Modeling Study. Environ. Sci. Technol., 1998, 32, 843-854. [6] BUEHLER, S., BASU, I., HITES, R.A. A Comparison of PAH, PCB, and Pesticide Concentrations in Air at Two Rural Sites on Lake Superior. Environ. Sci. Technol., 2001, 35, 2417-2422. [7] SHIMMO, M., ADLER, H., HYÖTYLÄINEN, T., HARTONEN, K., KULMALA, M., RIEKKOLA, M.-L. Analysis of particulate polycyclic aromatic hydrocarbons by on-line coupled supercritical fluid extraction-liquid chromatography-gas chromatography-mass spectrometry. Atmos. Environ., 2002, 36, 2985-2995. [8] DIMASHKI, M., LEE, L.H., HARRISON, R.M., HARRAD, S. Temporal Trends, Temperature Dependence, and Relative Reactivity of Atmospheric Polycyclic Aromatic Hydrocarbons. Environ. Sci. Technol., 2001, 35, 2264-2267. [9] NIELSEN, T. Traffic Contribution of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in the Center of a Large City. Atmos. Environ., 1996, 30(20), 3481-3490. [10] LIM, L.H., HARRISON, R.M., HARRAD, S. The Contribution of Traffic to Atmospheric Concentrations of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons. Environ. Sci. Technol., 1999, 33, 3538-3542. [11] AMES, B.N., MCCANN, J., YAMASAKI, E. Methods for carcinogens and mutagene with Salmonella mammalian microsome mutagenicity test. Mutat. Res., 1975, 31, 347364 [12] MURK, A.J., LEONARDS, P.E.G., BULDER, A.S., JONAS, A.S., ROZEMEIJER, M.J.C., DENISON, M.S., KOEMAN, J.H., BROUWER, A. Environ. Toxicol. Chem., 1997, 16, 1583.

SOUHRN Řešení poskytlo základní informace o kvalitě ovzduší ve vybraných lokalitách města Brna s různou intenzitou dopravy. Byly stanoveny koncentrace nejvýznamnějších skupin rizikových kontaminantů ve venkovním ovzduší, v silničním prachu a půdě. V těchto vzorcích bylo identifikováno a kvantifikováno 42 PAHs, 5 kyslíkatých derivátů PAHs, 13 heterocyklických PAHs s jedním atomem dusíku v molekule, 2 heterocyklické PAHs s jedním atomem síry v molekule, 9 nitrovaných derivátů PAHs, 6 esterů kyseliny ftalové a 16 n-alkanů. Dále byla provedena analýza mutagenity a dioxinové aktivity extraktů ovzduší. Získaná data dále prohloubí znalosti o chemické kontaminaci vnějšího ovzduší v městské lokalitě zasažené emisemi z dopravy a přispějí tak k vypracování postupu pro hodnocení příspěvků z různých emisních zdrojů.

KLÍČOVÁ SLOVA automobilové emise, znečištění ovzduší, zdravotní rizika, polyaromatické uhlovodíky, těkavé organické látky, polychlorované bifenily, dioxiny, alifatické uhlovodíky, genotoxicita, dioxinová toxicita

61



SUMMARY This study provides basic information about the air quality in the selected localities of Brno city with various traffic intensity. Concentrations of the most important pollutants‘ groups were determined in outdoor air, road dust and soil. 42 PAHs, 5 oxy-PAHs, 13 heterocyclic PAHs with one nitrogen atom in molecule, 2 heterocyclic PAHs with one sulphur atom in molecule, 9 nitro-PAHs, 6 esters of phtalic acid and 16 n-alcanes were identified and quantified in these samples. The analysis of mutagenicity and dioxin-like activity of the extracts of the air samples were performed. The data improve the knowledge about chemical contamination of outdoor air in the city locality contaminated by emissions and will contribute to work up the procedure for evaluation of the contributions from various emission sources.

KEYWORDS car emissions, air pollution, health risk, polyaromatic hydrocarbons, volatile organic compounds, polychlorinated biphenyls, dioxins, aliphatic hydrocarbons, genotoxicity, dioxinlike toxicity

POUŽITÉ ZKRATKY aza-PAHs DCM EHK GF GPS nitro-PAHs oxy-PAHs OCPs PAHs PCBs PCDDs/DFs PM10, PM2,5 PUF QF SPMD SPME thia-PAHs TSP US EPA VOCs WHO ŽP

heterocyklické polyaromáty obsahující atom dusíku dichlormethan Evropská hospodářská komise skleněný filtr geografický zaměřovací systém nitroderiváty PAHs heterocyklické polyaromáty obsahující atom kyslíku organochlorované pesticidy polycyklické aromatické uhlovodíky polychlorované bifenyly polychlorované dibenzodioxiny/dibenzofurany prachové částice o velikosti do 10 µm, resp. 2,5 µm polyurethanový filtr křemenný filtr semipermeabilní membrána mikroextrakce na tuhou fázi heterocyklické polyaromáty obsahující atom síry celková koncentrace v ovzduší Agentura ochrany životního prostředí Spojených států amerických (United States Environmental Protection Agency) těkavé organické sloučeniny Světová zdravotnická organizace (World Health Organisation) životní prostředí

62



PŘÍLOHA 1 Vzorkovací plán ODBĚR A ANALÝZA VZORKŮ OVZDUŠÍ, SILNIČNÍCH PRACHŮ A PŮD VaV 801/210/109 - Výzkum zátěže životního prostředí; DÚ 04 Analýza toxických a genotoxických účinků reálných směsí emitovaných z dopravy Řešitel: Ing. V. Adamec, CSc. - CDV Spoluřešitelé: RNDr. M. Machala, CSc., RNDr. M. Ciganek, RNDr. J. Neča - VÚVeL Brno Mgr. Ing. J. Kohoutek - TOCOEN s.r.o. Brno Prof. RNDr. I. Holoubek - PřF MU Brno RNDr. P. Kohout, RNDr. L. Holý, - ECOCHEM a.s. Praha Doc. Ing. J. Tříska - ÚKE AV ČR České Budějovice RNDr. J. Totušek, CSc. - LF MU Brno RNDr. Ing. J. Rožnovský, CSc. - ČHMÚ pob Brno Odběrové lokality: Brno, ul. Kotlářská 2 (areál PřF MU) Brno, ul. Kroftova 43 (areál pob. ČHMÚ) Vstup do areálu: PřF MU – Správa budov (p. Konečná); seznam pracovníků, vč. kopie žádosti (po schválení) o vstup bude umístěna na vrátnici pob. ČHMÚ – ředitel pobočky ústavu (RNDr. Ing. Rožnovský, CSc.); seznam pracovníků, vč. kopie žádosti (po schválení) o vstup bude umístěna na vrátnici Pověřené osoby: mimo řešitele a spoluřešitelů budou mít do objektů vstup ještě tito pracovníci: Mgr. I. Dostál, RNDr. J. Huzlík (CDV), J. Dostálek (ČHMÚ) Proškolení: proškolení pracovníků proběhne ve dvou etapách: 1. etapa – 11. 10., 2. etapa - 14. 10. 2001 Termín odběrů: 15.10. - 19.10.2001 4 x 24 h Délka odběrů: Čas odběrů: 11.00 – 11.30 h (Kotlářská), 11.30 – 12.00 h (Kroftova) Umístění čerpadel: čerpadla budou umístěna v blízkosti kontejnerů AIM, napájení čerpadel (220 V) bude zajištěno buď z kontejneru (ČHMÚ) nebo z vrátnice areálu (PřF MU) Použité vybavení: čerpadlo PS-1 (2 x 1 ks) čerpadlo PM-10 (2 x 1 ks) čerpadlo AVOCS (2 x 1 ks) čerpadlo VAPS (2 x 1 ks) čerpadlo PAS-500; trubičky (2 x 1 ks) prodlužovací šňůry 220 V, rozdvojky přenosný chladící box pro transport exponovaných filtrů Použité filtry: PS-1: PUF + quartz PM-10: quartz AVOCS: Summa pasivovaný kanistr VAPS: buničina PAS-500: aktivní uhlí (trubičky) Provedení odběrů: příprava filtrů, vlastní odběr, výměna a balení filtrů budou prováděny podle příslušných SOP zajišťující organizace PS-1: CDV (Mgr. Ing. Kohoutek - příprava filtrů) PM-10: ECOCHEM a.s. (J. Dostálek) AVOCS: ECOCHEM a.s. (J. Dostálek) VAPS: CDV (Mgr. Ing. Kohoutek) PAS-500: VÚVeL (RNDr. Ciganek) Silniční prach: VÚVeL (RNDr. Ciganek) Půda: VÚVeL (RNDr. Ciganek) Pozn.: silniční prach a půda budou odebrány čtvrtý den (24. 10.) formou směsných vzorků Výměna filtrů: proběhne nejprve na lokalitě Kotlářská poté na lokalitě Kroftova (zajistí Mgr. Ing. Kohoutek, J. Dostálek) Skladování filtrů: exponované filtry budou po výměně odvezeny na VÚVeL Brno (zajistí RNDr. Ciganek) kde až do analýzy budou uloženy v mrazícím boxu; transporty filtrů budou probíhat v přenosném chladícím boxu. Exponované filtr PM10 budou každý den převezeny NÁZEV AKCE: Název projektu:


Extrakce filtrů: Označení vzorků:


v přenosném chladícím boxu do VÚVeL Brno, kde budou uloženy v mrazícím boxu (zajisti RNDr. Ciganek). Po ukončení odběrů (4 x 24 h) budou všechny filtry s PM10 převezeny ke zvážení do ČHMÚ Praha. První pracovní den po zvážení budou převezeny zpět na VÚVeL Brno k dalším analýzám (zajistí ECOCHEM a.s.). Transport vzorků pro stanovení dioxinů a kongenerů PCB na University of Lancaster (U.K.) zajisti TOCOEN s.r.o. extrakty z filtrů budou směsné, tzn., že extrakty ze všech filtrů pro danou lokalitu a daný druh odběru budou spojeny. Filtry budou extrahovány na VÚVeL Brno, s výjimkou stanovení dioxinů a kongenerů PCB. pro značení vzorků ovzduší bude použito následující kódování: 1. pozice - druh vzorku ovzduší 01_A 2. pozice – lokalita Kotlářská K Kroftova H 3. pozice - typ odběru PAHs 1 PM-10 2 VAPS 3 VOCs (kanystr) 4 VOCs (trubička) 5 4. pozice - pořadové číslo 1, 2, 3, 4 (pro blank bude použita 0) dne odběru: pro značení vzorků silničních prachů a půd použito následující kódování: 1. pozice - druh vzorku silniční prach 01_D půda 01_S 2. pozice - lokalita Kotlářská K Kroftova H 3. pozice - typ odběru manuální 6 vzorkovač 7 4. pozice - pořadové číslo dne odběru: 4

Seznam příloh vzorkovacího plánu: A. Přehled vzorkování a analýz B. Přehled zpracování vzorků z jednoho odběrového místa C. Počet vzorků a přehled analýzy vzorků z jednoho odběrového místa D. Přehled těkavých organických látek stanovených ve vzorcích vzduchu - říjen 2001 (vzorky vzduchu odebírané dle metodiky US EPA TO-14)



PŘÍLOHA 1A Přehled vzorkování a analýz : Odběr

Metoda

I

TO-13A1 (PS-1)

II

PM10 (HiVol)

Stanovení

Počet odběrů

TO-172 (trubičky)

III b

TO-14A3

výměna filtru po 24 hod., spojené extrakty PUF+GF ze všech odběrů

• SVOC (PAU, deriváty PAU, PCB, OCP)

výměna filtru po 24 hod., spojené extrakty ze všech odběrů

dtto

• VOC (BTX, nízkomolekulární PAU, PCB 28, 52)

• odběry: zajistí ECOCHEM a.s. • analýza a bioassays: VÚVeL

po 12 hod. • odběry: VÚVeL • AMES: LF MU • analýza a bioassays: VÚVeL 4 x 24 hod.. (Po 1000 až • odběry a analýza: ECOCHEM a.s. Pá 1000)

(kanystrová metoda)

• VOC (BTX, nízkomolekulární PAU, PCB 28, 52)

IV

SPME

• VOC (BTX, nízkomolekulární PAU)

4 dny

• odběr a analýza: VÚVeL

V

SPMD

• VOC (BTX, nízkomolekulární PAU)

4 dny

• odběr a analýza: VÚVeL

VI

VII

vozovkový prach • VOC, SVOC (BTX, PAU, deriváty PAU)

při zahájení • odběr a analýza: a ukončení VÚVeL odběrů • PCB (ÚEK AV)

• VOC, SVOC (BTX, PAU, deriváty PAU)

při zahájení • odběr a analýza: a ukončení VÚVeL odběrů • PCB (ÚEK AV)

půda

Pozn.

• odběry: Kohoutek 4 x 24 hod.. • AMES: LF MU • SVOC (PAU, deriváty PAU, (Po 1000 až PCB, OCP) • analýza a Pá 1000) bioassays: • bioassays (AMES, GJIC, VÚVeL dioxin. akt.) • VOC (BTX)

• (bioassays (dioxin. akt.))

III a

Zajistí

výměna trubiček po 12 hod.

výměna 24 hod.

po

Pozn.: Automatické sledování : prašnost, SO2, NOx, CO, apod.; meteosituace 1

Method TO-13A, Determination of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) in Ambient Air Using Gas Chromatography/Mass Spectrometry (GC/MS), Compendium of Methods for the Determination of Toxic Organic Compounds in Ambient Air, Second Edition, January 1999, U.S. EPA.

2

Method TO-17, Determination of Volatile Organic Compounds in Ambient Air Using Active Sampling Onto Sorbent Tubes, Compendium of Methods for the Determination of Toxic Organic Compounds in Ambient Air, Second Edition, January 1999, U.S. EPA.

3

Method TO-14A, Determination Of Volatile Organic Compounds (VOCs) In Ambient Air Using Specially Prepared Canisters With Subsequen Analysis By Gas Chromatography, Compendium of Methods for the Determination of Toxic Organic Compounds in Ambient Air, Second Edition, January 1999, U.S. EPA.



PŘÍLOHA 1B Počet vzorků z jednoho odběrového místa : Paralelní odběr I - V, odběr reprezentativního vzorku na začátku a při ukončení odběru (Po a Pá) VI a VII. Odběr

Metoda

I

TO-13A (PS-1)

Typ vzorku

Počet vzorků

• spojený hrubý extrakt • 3 frakce (aromatická, středně polární, polární)

4

Zpracování vzorku • analýza SVOC (HPLC/DAD/FLD, GC/MS): VÚVeL • bioassays: VÚVeL • AMES: LF MU

II

PM10 (PM2.5) • spojený hrubý extrakt (HiVol) • 3 frakce (aromatická, středně polární, polární)

4

• analýza SVOC (HPLC/DAD/FLD, GC/MS): VÚVeL • bioassays: VÚVeL • AMES: LF MU

III a

TO-17

• spojený extrakt

1

• analýza VOC: VÚVeL • bioassays: VÚVeL

(trubičky)

• AMES: LF MU TO-14A

• vzorek v kanystru

4

• analýza VOC + nízkomolekulární PAU a PCB: ECOCHEM a.s.

III b

(kanystrová metoda)

IV

SPME

• sorbát v SPME vláknu

2

• analýza VOC + nízkomolekulární PAU: VUVeL

V

SPMD

• extrakt

2

• analýza VOC + nízkomolekulární PAU: VUVeL

VI

vozovkový prach

• extrakt

2

• analýza PCB: ÚEK AV

půda

• extrakt

VII

• analýza VOC a SVOC: VÚVeL 2

• analýza PCB: ÚEK AV • analýza VOC a SVOC: VÚVeL

Celkem: 2 odběrová místa (Kotlářská – areál PřF MU, Kroftova – areál ČHMÚ) Datum odběru: 15. – 19. října 2001 Toxikologie: Bioassays (VÚVeL) : 8 vzorků (I), 8 vzorků (II), 2 vzorky (III) AMES (LF MU) : 8 vzorků (I), 8 vzorků (II), 2 vzorky (III) Chemická analýza: VOC (kanystrová metoda - ECOCHEM): počet vzorků nutno upřesnit, (III b) PCB (ÚEK AV): 4 vzorky (VI), 4 vzorky (VII) SVOC (VÚVeL): 8 vzorků (I), 8 vzorků (II), 4 vzorky (VI), 4 vzorky (VII) VOC (VÚVeL): 4 vzorky (IV), 4 vzorky (V)



PŘÍLOHA 1C Počet vzorků z jednoho odběrového místa: Odběr

Metoda

I

TO-13A (PS-1)

II

PM10 (PM2.5)

III a

Typ vzorku

Počet vzorků

• spojený hrubý extrakt • 3 frakce (aromatická, středně polární, polární)

4

• spojený brubý extrakt

(HiVol)

• 3 frakce (aromatická, středně polární, polární)

4

TO-17

• spojený extrakt

1

• vzorek v kanystru

4

(trubičky) III b

TO-14A (kanystrová metoda)

IV

SPME

• sorbát v SPME vláknu

2

V

SPMD

• extrakt

2

VI

vozovkový prach

• extrakt

2

VII

půda

• extrakt

2

1

Method TO-13A, Determination of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) in Ambient Air Using Gas Chromatography/Mass Spectrometry (GC/MS), Compendium of Methods for the Determination of Toxic Organic Compounds in Ambient Air, Second Edition, January 1999, U.S. EPA.

2

Method TO-17, Determination of Volatile Organic Compounds in Ambient Air Using Active Sampling Onto Sorbent Tubes, Compendium of Methods for the Determination of Toxic Organic Compounds in Ambient Air, Second Edition, January 1999, U.S. EPA.

3

Method TO-14A, Determination Of Volatile Organic Compounds (VOCs) In Ambient Air Using Specially Prepared Canisters With Subsequen Analysis By Gas Chromatography, Compendium of Methods for the Determination of Toxic Organic Compounds in Ambient Air, Second Edition, January 1999, U.S. EPA. Toxikologie: Bioassays (VÚVeL) : 8 vzorků (I), 8 vzorků (II), 2 vzorky (IIIa) AMES (LF MU) : 8 vzorků (I), 8 vzorků (II), 2 vzorky (IIIa)

Chemická analýza: VOC (ECOCHEM): 4 vzorky (IIIb) PCB (ÚEK AV): 4 vzorky (VI), 4 vzorky (VII) SVOC (VÚVeL): 8 vzorků (I), 8 vzorků (II), 4 vzorky (VI), 4 vzorky (VII) VOC (VÚVeL): 4 vzorky (IV), 4 vzorky (V)


Analýzy vzorků:

PS-1:

PM-10:

AVOCS: PAS-500:

SPME SPMD Silniční prach: Půda:


VOC (BTX), SVOC (PAHs, deriváty PAHs, PCBs, OCP), bioassays (GJIC, dioxinová aktivita) - VÚVeL (RNDr, M. Machala, CSc., RNDr. M. Ciganek, RNDr. J. Neča) AMES - LF MU (RNDr. J. Totušek, CSc.) Dioxiny, PCBs - TOCOEN s.r.o. (Prof. RNDr. I. Holoubek, CSc.) SVOC (PAHs, deriváty PAHs, PCBs, OCP), bioassays (GJIC, dioxinová aktivita) - VÚVeL (RNDr, M. Machala, CSc., RNDr. M. Ciganek, RNDr. J. Neča) AMES – LF MU (RNDr. J. Totušek, CSc.) VOC (BTX, nízkomolekulární PAH, PCB 28, 52) - ECOCHEM a.s. (J. Dostálek) VOC (BTX, nízkomolekulární PAH, PCB 28, 52), bioassays - VÚVeL (RNDr, M. Machala, CSc., RNDr. M. Ciganek, RNDr. J. Neča) AMES – LF MU (RNDr. J. Totušek, CSc.) VOC (BTX, nízkomolekulární PAHs) - VÚVeL (RNDr, M. Machala, CSc., RNDr. M. Ciganek, RNDr. J. Neča) VOC (BTX, nízkomolekulární PAHs) - VÚVeL (RNDr, M. Machala, CSc., RNDr. M. Ciganek, RNDr. J. Neča) VOC, SVOC (BTX, PAH, deriváty PAH) - VÚVeL (RNDr, M. Machala, CSc., RNDr. M. Ciganek, RNDr. J. Neča) PCB - ÚKE AV (Doc. Ing. J. Tříska, CSc.) VOC, SVOC (BTX, PAH, deriváty PAH) - VÚVeL (RNDr, M. Machala, CSc., RNDr. M. Ciganek, RNDr. J. Neča) PCB - ÚKE AV (Doc. Ing. J. Tříska, CSc.)

Meteosituace:

základní meteorologické ukazatele v průběhu měření (např. SO2, NOx, CO) poskytne ČMMÚ - RNDr. Ing. J. Rožnovský, CSc. (Kroftova) a MMB – Ing. S. Švehlák (Kotlářská)

Doprava:

zajistí organizace, která provádí měření, vozidlo pro operativní potřebu (odvoz filtru apod.) zajistí CDV, příp. VÚVeL (domluva).



PŘÍLOHA 1D Přehled těkavých organických látek stanovených ve vzorcích vzduchu odebírané dle metodiky US EPA TO-14) Těkavé organické látky etan eten propan propen i-butan n-butan acetylen suma buteny cyklopentan i-pentan n-pentan suma penteny metylcyklopentan 2,2-dimetylbutan cyklohexan 2,3-dimetylbutan 2+3 metylpentan n-hexan isopren 2+3metylhexan n-heptan benzen i-oktan 2+3metylheptan n-oktan toluen nonan + styren etylbenzen m + p - xylen o - xylen trimethylbenzen

říjen

2001 (vzorky vzduchu


PŘÍLOHA 2 Obr. 1. Odběrová lokalita Kroftova

Obr. 2. Odběrová lokalita Kotlářská


DÚ 05 STANOVENÍ A VERIFIKACE EMISNÍCH FAKTORŮ VOZIDEL PRO POTŘEBU Z DOPRAVY

ZPŘESŇOVÁNÍ

KALKULACE

EMISÍ



DÚ 05 - Stanovení a verifikace emisních faktorů vozidel pro potřebu zpřesňování kalkulace emisí z dopravy Řešitel:

Mgr. Jiří Dufek, [email protected]

Spoluřešitelé:

RNDr. Jiří Huzlík, Ing. Vladimír Adamec, CSc.

A KONSTATAČNÍ ČÁST A.1 SOUČASNÝ STAV ŘEŠENÉ PROBLEMATIKY Emise z dopravy je v principu možno kalkulovat buď ze spotřeby pohonných hmot vozidly nebo z ujeté vzdálenosti a z příslušného emisního faktoru, který vyjadřuje hmotnost emisí polutantu p připadající na množství spotřebovaného paliva (g.kgpal-1) nebo na ujetou vzdálenost (g.km-1). Přístup výpočtů emisí ze spotřeby je založen na metodě rozdělování spotřeby dané evidencí prodaných pohonných hmot mezi jednotlivé kategorie dopravy s různými emisními vlastnostmi. Je označován anglickým výrazem „top down“, (tj. shora dolů) a používá se při stanovení emisí na celostátní a regionální úrovni. Přístup vycházející z ujetých vzdáleností je založen na zjišťování emisí po úsecích, z dopravních intenzit a je zaměřen především na silniční dopravu. Je označován jako „bottom up“ (tj. zdola nahoru) a je podle něj rovněž možno zjišťovat emise na regionální úrovni. CDV se od r. 1995 zabývá výpočty emisí za pomoci přístupu vycházejícího ze spotřeby, tj. „top down“. Každoročně stanovuje celostátní emise z dopravy, které slouží jako podkladový materiál pro Ministerstvo dopravy ČR (MD ČR) a také pro Ministerstvo životního prostředí ČR (MŽP ČR), při zpracování zpráv o životním prostředí za Českou republiku, naplňování environmentálních indikátorů v oblasti dopravy i pro mezinárodní statistiky OECD. Metodika pro výpočet emisí byla schválena na MD ČR v oponentním řízení, po splnění připomínek oponentů, kterými byli: Ústav pro výzkum motorových vozidel (ÚVMV), Český hydrometeorologický ústav (ČHMÚ) a MŽP ČR. Princip metodiky spočívá v distribuci spotřeby mezi celkem 23 kategorií dopravy podle přepravních výkonů, stavu vozového parku a ročních kilometrických proběhů vybraných kategorií vozidel. Nedílnou součástí metodiky výpočtů emisí je také databáze emisních faktorů, která je zpracovávána v tomto dílčím úkolu. Metodika je podrobně popsána ve výroční zprávě projektu VaV „Stabilizace a postupné snižování zátěže životního prostředí z dopravy v České republice“ [1]. V roce 2002 uveřejnilo MŽP ČR sdělení o uveřejnění emisních faktorů (výpočtový program), ve smyslu požadavku přílohy 9 k Nařízení vlády č. 350/2002 Sb., kterým se stanoví emisní limity a podmínky a způsob sledování, posuzování, hodnocení a řízení kvality ovzduší. Dle tohoto sdělení je pro výpočet emisních faktorů určen program MEFA [2], který počítá průměrné emisí faktory (Ef) vybraných anorganických a organických sloučenin. Výpočty jsou provedeny v závislosti na splnění příslušného emisního limitu EHK OSN, kategorii a rychlosti vozidla, používaném palivu a sklonu vozovky. Program je určen pouze pro silniční dopravu, nezahrnuje železniční, vodní ani leteckou dopravu. Výsledné emisí faktory jsou uváděny v hmotnostních jednotkách na 1 ujetý kilometr. Způsob výpočtu není součástí zveřejněných podkladů k programu MEFA, proto je obtížné výpočet posoudit.

63



Dle uvedeného sdělení MŽP ČR se nyní má tento program používat při stanovení emisí, nelze jej však využít při výpočtech emisí vycházející ze spotřeby paliv, neboť počítá Ef v g/km. Pro stanovení emisí na celostátní a regionální úrovni jej nelze využít také proto, že neřeší železniční, vodní ani leteckou dopravu. Proto byl řešiteli tohoto dílčího úkolu zvolen rozdílný přístup k řešení emisních faktorů, který spočívá ve vytvoření databáze naměřených hodnot emisních faktorů a průběžná statistická vyhodnocení. Tak je zajištěno, že výsledné hodnoty kalkulovaných emisí jsou funkcí naměřených hodnot. Uvedené přístupy k výpočtům emisí tj. ze spotřeby „top down“ a z ujeté vzdálenosti „bottom up“ lze uplatnit a vzájemně kombinovat především na regionální úrovni. Bylo dohodnuto s autory programu MEFA [2], že emise z dopravy budou zjištěny oběma způsoby v modelovém regionu .

A.2 CÍLE ŘEŠENÍ Cílem řešení tohoto DÚ je zpracovat, aktualizovat a statisticky vyhodnocovat databázi emisních faktorů a tím poskytovat spolehlivá vstupní data pro výpočty emisní zátěže z dopravy. Na základě této databáze a aplikace metodiky výpočtů emisí [1] jsou dále kalkulovány roční emise jednotlivých polutantů z dopravy (příloha 2) v členění na: -

reálný stav - rok 2001,

-

předběžný stav - rok 2002, který bude v průběhu t.r. zpřesněn na základě aktualizace vstupních dat (spotřeba, přepravní výkony, vozový park, emisní faktory),

-

prognóza pro roky 2003 - 2015 v závislosti na předpokládaném vývoji dopravy v ČR, dělby přepravní práce, stavu vozového parku, spotřeby jednotlivých paliv, atd.

Dalším cílem tohoto úkolu je rozšířit spektrum sledovaných emisních faktorů o další, dosud nesledované látky, které mohou mít toxické, genotoxické nebo karcinogenní účinky jako jsou např. persistentní organické polutanty.

A.3 PLÁN ŘEŠENÍ NA ROK 2003 aktualizace databáze emisních faktorů, doplnění o nové kategorie vozidel, alternativní paliva (LPG, CNG, biopaliva) i o nové polutanty, zpřesnění výpočtů emisí polutantů v roce 2002, především v oblasti distribuce spotřeby pohonných hmot mezi jednotlivé druhy dopravy, aktualizace emisních prognóz jak na celostátní, tak na regionální úrovni, v závislosti na scénářích rozdoje dopravy BAU - „Business As Usual“ a EST – „Environmantally Sustainable Transport“.

64



B ANALYTICKÁ ČÁST B.1 DATABÁZE EMISNÍCH FAKTORŮ B.1.1 Popis databáze Emisní faktory používané pro výpočty emisí jak na celostátní, tak na regionální úrovni jsou tvořeny pomocí sestavy těchto statistických parametrů: aritmetický (případně vážený) průměr ( x ), minimální a maximální hodnoty (min, max), směrodatná odchylka ( σ ) a variace ( σ 2 ). Možnosti extrakce dat z databáze byly již popsány v loňské výroční zprávě tohoto projektu [3]. U letecké dopravy se používá místo aritmetického průměru vážený průměr, který zohledňuje dobu trvání režimu tetu (CRUISE), a režimu vzletu a přistání, tzv. LTO (Landing – Také Off) [3]. Databáze obsahuje výsledky měření a statistického zhodnocení emisních faktorů z různých zdrojů. Naměřené emisní faktory pochází jak ze zahraničních [4, 5, 9], tak z českých zdrojů [10, 11].

Obr. 1 Schéma databáze

Zdroj: CDV

65



Z obrázku 1 je zřejmá obsahová náplň i struktura databáze. Na jednu centrální tabulku hodnot emisních faktorů je pomocí kódů navázáno 9 dalších tabulek, které charakterizují každý emisní faktor z hlediska: druhu polutantu (případně jeho toxických vlastností), kategorie vozidel, používaného paliva, rychlosti a režimu jízdy (letu), přítomnosti a typu katalyzátoru, jednotky, způsobu stanovení hodnoty a datový zdroj (viz obr. 2). Součástí centrální tabulky jsou 3 hodnoty vah, které přibližně odráží počet měření (váha 1) a parametry v letecké dopravě (váha 2 = podíl příslušného letového režimu na délce letu, váha 3 = zastoupení typu letounu v leteckém parku ČR). Obr. 2 Data z pomocných tabulek databáze (výběr)

Zdroj: CDV Statistická data se v databázi tvoří automaticky, formou dotazu. Z databáze lze pořídit výstupní sestavy, které lze exportovat jako soubory ve formátech MDB, XLS nebo RTF.

B.1.2 METODIKA KALKULACI EMISÍ.

TVORBY STATISTICKÝCH PARAMETRŮ A JEJICH POUŽITÍ PŘI

Pro stanovení průměrného emisního faktoru polutantu p je použit aritmetický nebo vážený průměr. Vážený průměr se používá v letecké dopravě podle podílu příslušného letového režimu na celém letu. V pozemní dopravě se vážený průměr používá tehdy, jestliže jsou k dispozici různé soubory dat z různých zdrojů, které obsahují jak měření konkrétních vozů různých továrních značek [4, 10, 11], tak vlastní zhodnocení ve formě statistických parametrů [5, 9, 10]. Individuální měření mají tedy menší váhu, než statistiky. Hodnota váhy se určí podle počtu měření, případně odhadne, není-li počet měření znám. Při dosazení do modelu výpočtů celostátních a regionálních emisí byly většinou použity průměry vážené. V příloze 1 jsou uvedeny aritmetické průměry, které se většinou od těch vážených liší jen minimálně.

66



B.1.3 ZHODNOCENÍ VÝSTUPNÍCH SESTAV EMISNÍCH FAKTORŮ Kompletní výstupní sestavy emisních faktorů polutantů jsou uvedeny v Příloze 1. Jsou sledovány emisní faktory -

látek přispívajících k dlouhodobému oteplování atmosféry (oxid uhličitý - CO2, metan - CH4 a oxid dusný - N2O),

-

polutantů běžně sledovaných v resortu dopravy (oxid uhelnatý - CO, oxidy dusíku NOX, uhlovodíky - CXHY, oxid siřičitý – SO2 a pevné částice - PM)

-

polutantů běžně v dopravě nesledovaných, s vysoce toxickými, v některých případech i karcinogenními účinky (polyaromatické uhlovodíky - PAH, polychlorované dibenzodioxiny - PCDD a dibenzofuranny - PCDF).

Nižší hodnoty Ef CO2 pro benzínové osobní automobily vybavené třícestným řízeným katalyzátorem jsou dány tím, že nejnovější vozidla mají nejen nižší specifické emise CO, HC a NOX ale také nižší spotřebu paliv, která se projevuje nižšími emisemi CO2. Rozdíly mezi emisemi CH4 mezi jednotlivými kategoriemi vozidel jsou obdobné jako u ostatních CXHY, ve prospěch vozidel s účinnými katalyzátory. Nová vozidla s řízenými katalyzátory mají kromě pozitivních vlivů na snížení emisí CO, PAH i NOX také negativní vlivy z hlediska globálního oteplování v podobě produkce podstatně většího množství emisí N2O než starší vozidla. Emisní faktory CO vykazují značný rozptyl, který je dán různými emisemi v závislosti na stáří vozidel a celkovém stavu opotřebení motoru. Největší rozptyl NOX vykazují, benzínová osobní vozidla bez katalyzátoru, což je vyššími emisemi automobilů s dvoudobými motory. Značné rozdíly mezi jednotlivými kategoriemi především u benzínových vozidel jsou dány především novými, z hlediska emisí kvalitnějšími vozidly, které splňují normy EURO 3, případně novější. Naměřené hodnoty emisí pevných částic vykazují v porovnání s ostatními polutanty podstatně nižší rozptyl. Naměřené emisní faktory SO2 [11] nejsou používány pro výpočty emisí, neboť se zde vychází z obsahů síry v palivech. Databáze emisních faktorů byla doplněna o naměřené hodnoty PAH, PCDD a PCDF v jednotkách µg.km-1. Pro účely emisních inventur je nutno tyto hodnoty přepočítat na množství spáleného paliva podle průměrné spotřeby uvedených kategorií vozidel v litrech na 100 km. Emisní faktory PAH u dieselových vozidel se liší podle způsobu vstřikování paliva: vozidla s nepřímým vstřikováním (indirect diesel injection – IDI) vykazují většinou vyšší hodnoty než vozidla s přímým vstřikováním (direct injection - DI). Pro výpočty emisí je doporučeno používat průměr [9]. Tabulka 3 ukazuje, že rozdíl v Ef PAH mezi novějšími vozidly, splňujícími limity EURO a staršími “konvenčními” vozidly není tak vysoký jako u uhlovodíků celkem. To má za následek růstový trendy celkové hmotnosti ročních emisí PAH. Emisní faktory PCDD a PCDF jsou velmi nízké, řádově v pg.km-1. Nejvíce jsou vázány na starší vozidla, nesplňující normy EURO 1 a novější předpisy. Ze zdroje databáze emisních faktorů [9] není možno zjistit, jsou-li tyto emise u starších vozidel vázány na tzv. halogenové vynašeče, nebo vznikají-li ze stopových obsahů chlóru v benzínu. Je však pravděpodobný vznik emisí PCDD/F i spálením paliv neobsahujících halogenové vynašeče. Tento předpoklad podporuje i fakt, že součástí databáze jsou i emisní faktory naftových vozidel, kde se halogenové přísady nepoužívaly.

67



B.2 STANOVENÍ EMISÍ Z DOPRAVY NA CELOSTÁTNÍ ÚROVNI Výsledné množství emisí z dopravy je funkcí průměrných emisních faktorů, jejichž tvorba a zhodnocení je popsáno v kapitole B1. K těmto Ef je přiřazena spotřeba pohonných hmot pro každou z celkem 23 kategorií dopravy. Spotřeba je vypočítána distribucí údajů o prodeji pohonných hmot s odečtením ne-dopravních mobilních zdrojů znečišťování ovzduší. Podrobný popis metodiky výpočtů emisí je uveden ve výroční zprávě k projektu „Stabilizace a postupné snižování zátěže životního prostředí z dopravy v České republice“ [1]. Vzhledem k značnému rozsahu jsou kalkulované emise uvedeny na příkladu CO2 (Příloha 2). Emise dalších polutantů jsou k dispozici u řešitelů tohoto dílčího úkolu.

B.3 STANOVENÍ EMISÍ Z DOPRAVY NA REGIONÁLNÍ ÚROVNI Vzhledem k novému správnímu členění České republiky byly v roce 2002 poprvé provedeny výpočty emisí z dopravy pro každý ze 14 krajů, včetně Prahy. Tyto emise budou součástí výročních zpráv o stavu životního prostředí v jednotlivých krajích. Jsou na příkladu CO2 uvedeny v Příloze 2. Regionální emise byly stanoveny rozdělením celostátních emisí mezi jednotlivé kraje následujícím postupem:

Silniční doprava Při zpracování byly využity výsledky celostátního dopravního sčítání prováděného v roce 2000 [6]. Celkové emise z jednotlivých druhů dopravy byly rozděleny podle objemu skutečného provozu na silnicích jednotlivých regionů. Dopravní sčítání však neprobíhá na celé silniční síti v ČR. Proto musely být k dopravním intenzitám regionů připočteny také nesčítané úseky (převážně v intravilánu). Praha není součástí celostátního dopravního sčítání, proto byla celková intenzita v ČR navýšena o dopravní intenzitu Prahy, resp. o podíl Prahy na intenzitách ČR [7]. Extrapolací dopravního modelu Brna na ostatní města (s výjimkou Prahy) bylo zjištěno, že poměr intenzit sčítané a nesčítané dopravy je cca 70:30. V České republice bylo celkem sčítáno 8016 úseků, z nich přibližně 1/5 je situována v intravilánu. Každý ze sčítaných úseků intravilánu byl zatížen váhou 1,3 která představuje uvedených 30 % nesčítané dopravy ve městech. Z těchto nově vypočítaných intenzit byly stanoveny podíly intenzit regionu na intenzitách celkem, pomocí tohoto podílu byla korigována spotřeba i průměrné roční kilometrické proběhy vybraných kategorií vozidel, které předepisuje metodika výpočtů emisí z dopravy [1].

Železniční doprava Emise byly rozděleny podle délky železniční sítě v jednotlivých krajích.

Vodní doprava Při kalkulaci regionálních emisí vodní dopravy bylo vycházeno z délky splavných částí řek v jednotlivých krajích.

Letecká doprava Emise z letecké dopravy se skládají z emisí vzniklých spálením leteckých paliv prodaných v ČR a z emisí z přeletů ČR [1]. Emise z přeletů byly rovnoměrně rozděleny mezi 68



kraje s přihlédnutím k jejich velikosti. Emise vzniklé spálením leteckých paliv prodaných v ČR byly rozděleny podle výkonů jednotlivých letišť v ČR [8].

C NÁVRHOVÁ ČÁST V roce 2003 i v dalším období řešení bude databáze bude průběžně doplňována a aktualizována tak, aby pokryla všechna akreditovaná měření prováděná nejen v ČR, ale i vozového parku v zahraničí, srovnatelného s vozovým parkem ČR. Dále budou realizována vybraná měření u dosud málo sledovaných polutantů (benzen, platinové kovy, PAH, aditiva a produkty jejich spalování) a ověřovány emisní faktory vozidel s pohony na alternativní paliva (LPG, CNG, biopaliva). Další doplňování a aktualizace bude zaměřena na druhy dopravy, u kterých není dosud k dispozici dostatečný počet měření, tj. především silniční veřejná osobní doprava, železniční a vodní doprava. Vyhodnocování bude zpřesněno především ve vazbě vozidel na typy norem EHK OSN (EURO 1 – 5, normy platící před účinnosti norem EURO) tak, aby databáze byla použita i pro lokální studie znečištění ovzduší z dopravy. Bude rovněž prověřena možnost propojení databáze emisních faktorů s databází limitů polutantů, která je zpracována v rámci DÚ 02 tohoto projektu tak, aby vznikla jedna komplexní databáze polutantů umožňující extrakci libovolných dat o každém polutantu, tj. emisní faktor, legislativní limity včetně citace předpisů, toxické vlastnosti, naměřené obsahy v jednotlivých složkách životního prostředí, apod.

LITERATURA [1] DUFEK J., ADAMEC V., KLUSTOVÁ P., CHOLAVA R., HUZLÍK J., MAREŠOVÁ V., MARVANOVÁ S. Stabilizace a postupné snižování zátěže životního prostředí z dopravy v České republice. Výroční zpráva za rok 2001. CDV Brno, 2002, 77 s. [2] ŠEBOR G., PÍŠA V., HORNÍČEK K. Mefa v.02 [Počítačový program]. Verze 1.00. Praha: MŽP, 2002. [3] ADAMEC V., DUFEK J., HUZLÍK J., CHOLAVA R., JEDLIČKA J., KLUSTOVÁ P., MADARASZOVÁ I., MAREŠOVÁ V., MERTL A., PALÁN J., ŠEĎA V., ŠUCMANOVÁ M., ŠVANDA J., TRHLÍKOVÁ B. Výzkum zátěže životního prostředí z dopravy. Výroční zpráva za rok 2001. CDV Brno 2002. 181 s. [4] KALIVODA M. Methodologies for estimating emissions from air traffic. COST 319 Action, 1998. 62 s. [5] EUROPEAN ATMOSPHERIC EMISSION INVENTORY GUIDEBOOK. Corinair, 1999. 120 s. [6] Výsledky celostátního dopravního sčítání v České republice v roce 2000. Ředitelství silnic a dálnic, Praha, 2001. [7] Ročenka dopravy hlavního města Prahy za rok 2001. ÚDI, Praha, 2002. 65 s. [8] Informační systém civilního letectví. [Počítačový program]. CDV, Brno, 2001 [9] COPERT III Computer Programme to Calculate Emissions from Road Transport. Methodology and Emission Factors. EEA (European Environment Agency), Copenhagen, 2000. 86 s. [10] KROBL J., DVOŘÁČEK I., PŘIBYL J. Přehled emisních faktorů silničních motorových vozidel. ÚVMV, 2001. 42 s.

69



[11] HEPPNER P., HEPPNEROVÁ V. Získání technických podkladů pro legislativní úpravy a plnění mezinárodních programů v ochraně ovzduší. Příloha 3 - experimentální ověřování emisí z vybraných průmyslových technologických procesů. Inženýrství paliv a ekologie, 1997. 74 s.

SOUHRN Byla aktualizována a statisticky zhodnocena databáze emisních faktorů vozidel. Statistické zhodnocení bylo využito pro stanovení současného stavu a prognóz emisí z dopravy na celostátní i regionální úrovni, včetně predikce emisí do r. 2015.

KLÍČOVÁ SLOVA emisní faktory, databáze, statistika, emise

SUMMARY The emission factors database was updated and amended by new emission measurements, including the calculation of statistic parameters. The statistical evaluation has been used for the emissions calculation both at national and regional level, including the emissions prediction to 2015 year.

KEY WORDS emission factors, database, statistics, emissions

POUŽITÉ ZKRATKY C6H6 CDV CH4 CNG CO2, CO CXHY DRS Ef EIG g.kg-1 g.km-1 g.kWh-1 g.MJ-1 i j

benzen Centrum dopravního výzkumu metan stlačený zemní plyn oxid uhličitý oxid uhelnatý suma uhlovodíků dopravní a rozvojové středisko emisní faktor Emissions Inventory Guidebook gram na 1 kilogram spotřebovaného paliva gram na 1 ujetý kilometr gram na 1 kilowatthodinu výkonu motoru gram na 1 megajoule spotřebované energie druh paliva jednotka 70


k LPG max min MŽP ČR µg.km-1 NM VOC N2O NOx p PAH PCDD PCDF PCDD/F Pb pg.km-1 PM SO2 ÚVMV x

σ σ2


kategorie zkapalněný ropný plyn maximální hodnota minimální hodnota Ministerstvo životního prostředí České republiky mikrogram na 1 ujetý kilometr ne-metanové těkavé organické látky oxid dusný oxidy dusíku (mimo N2O) druh polutantu polycyklické aromatické uhlovodíky polychlorované dibenzodioxiny polychlorované dibenzofurany polychlorované dibenzodioxiny a dibenzofurany olovo pikogram na 1 ujetý kilometr pevné částice oxid siřičitý Ústav výzkumu motorových vozidel průměr směrodatná odchylka variace

PŘÍLOHY Příloha 1. Výstupní sestavy emisních faktorů Příloha 2. Příklad výpočtů celostátních a regionálních emisí

71

Příloha 1. Výstupní sestavy emisních faktorů I.

Látky přispívajících k dlouhodobému oteplování atmosféry

Tabulka 1. Emisní faktory oxidu uhličitého (CO2)

CO2

x

Min Max g.kgpal-1 ID, motocykly 3183 3183 3183 ID, benzínové os. automobily bez řízených katalytických systémů 3183 3183 3183 ID, benzínové os. automobily s řízenými katalytickými systémy 3148,25 3126 3183 ID, osobní vozidla jezdící na LPG 3030 3030 3030 ID, naftová osobní vozidla dvoustopá 3464 3138 3528 ND, benzínová nákladní vozidla (benzínové dodávky) 3183 3183 3183 ND, naftová nákladní vozidla do 3,5 t 3457,92 3138 3504 ND, naftová nákladní vozidla nad 3,5 t 3138 3138 3138 LD, letadla spalující letecký petrolej 3212,78 945 10145 Kategorie vozidel

σ 0 0 16,38 0 103.94 0 101,1 0 1837,29

Tabulka 2. Emisní faktory metanu (CH4).

CH4

Kategorie vozidel

x

ID, motocykly ID, benzínové os. automobily bez řízených katalytických systémů ID, benzínové os. automobily s řízenými katalytickými systémy ID, osobní vozidla jezdící na LPG ID, naftová osobní vozidla dvoustopá ND, benzínová nákladní vozidla (benzínové dodávky) ND, naftová nákladní vozidla do 3,5 t ND, naftová nákladní vozidla nad 3,5 t

5,27 1,04 0,31 1,02 0,08 0,72 0,24 0,06

Min g.kgpal-1 5 0,83 0,314 1,02 0,083 0,653 0,243 0,055

Max

σ

5,55 1,15 0,314 1,02 0,083 0,783 0,243 0,055

0,28 0,14 0 0 0 0,09 0 0

Max

σ

0,067 5,01 7,5 0 0,165 0,059 0,122 0,188

0,01 1,6 2,72 0 0,02 0 0

Tabulka 3. Emisní faktory oxidu dusného (N2O)

N2O

Kategorie vozidel

x

ID, motocykly ID, benzínové os. automobily bez řízených katalytických systémů ID, benzínové os. automobily s řízenými katalytickými systémy ID, osobní vozidla jezdící na LPG ID, naftová osobní vozidla dvoustopá ND, benzínová nákladní vozidla (benzínové dodávky) ND, naftová nákladní vozidla do 3,5 t ND, naftová nákladní vozidla nad 3,5 t

0,06 1,17 4,50 0 0,17 0,05 0,12 0,19

Min g.kgpal-1 0,053 0,059 0,784 0 0,165 0,036 0,122 0,188

II.

Látky běžně sledované s nepříznivými účinky na lidské zdraví a na ekosystémy

Tabulka 4. Emisní faktory oxidu uhelnatého (CO)

CO

Kategorie vozidel

x

ID, motocykly ID, benzínové os. aut. bez řízených katalytických systémů ID, benzínové os. automobily s řízenými katalytickými systémy ID, osobní vozidla jezdící na LPG ID, naftová osobní vozidla dvoustopá ND, benzínová nákladní vozidla (benzínové dodávky) ND, naftová nákladní vozidla do 3,5 t ND, naftová nákladní vozidla nad 3,5 t LD, letadla spalující letecký petrolej

603,67 189,51 10,58 121,00 4,06 194,65 10,22 9,31 5,99

Min Max g.kgpal-1 526 731 9,9 551 0,047 44,9 121 121 0,203 11,7 46,5 361 0,069 43,6 2,13 36,4 0,8 116,8

σ 111,16 160,38 10,39 0 4,53 140,43 14,35 11,38 32,62

Tabulka 5. Emisní faktory oxidů dusíku (NOX); mimo N2O

NOX

Kategorie vozidel

x


4,44 30,21 3,31 36,80 18,16 34,75 13,52 30,56 12,05

Min Max g.kgpal-1 2,66 7,89 0,97 86,8 0,153 9,5 36,8 36,8 10,9 25,436 28,8 40,7 10,256 16,207 25,9 42,3 0,3 49,2

σ 2,99 24,73 3,00 0 5,19 8,41 1,93 4,94 10,06

Tabulka 6. Emisní faktory ne-metanových těkavých organických látek (NM VOC) Kategorie vozidel

NM VOC


x

Min g.kgpal-1 336 108 35,73 0,58 1,07 0,044 26,40 26,4 0,54 0,123 46,65 32,9 0,54 0,129 2,66 1,02 1,59 0,172

Max

σ

534 164 7,37 26,4 3,14 60,4 4,65 8,16 75,9

214,58 43,83 1,82 0 0,84 19,45 1,3 2,35 14,1

Tabulka 7. Emisní faktory pevných částic (PM) Kategorie vozidel

PM


x

Max

σ

0 0 0 0

Min g.kgpal-1 0 0 0 0

0 0 0 0

1,63

0,96

3,692

0

0

0

2,49 1,1

1,075 0,46

4 2,4

0

0

0

0,77 0,75 0,86 -

x

Max

σ

0,61 1,08

Min g.kgpal-1 0,17 0,6

0,86 1,6

1,02

0,3

3,2

0,2 0,43 0,58

Tabulka 8. Emisní faktory oxidu siřičitého (SO2) Kategorie vozidel SO2

III.

ID, motocykly ID, benzínové os. aut. bez řízených katalytických systémů ID, benzínové os. automobily s řízenými katalytickými systémy

Látky běžně nesledované s toxickými, případně karcinogenními účinky

Tabulka 9. Emisní faktory polyaromatických uhlovodíků (PAH) Kategorie vozidel

PAH

x

Min

Max -1

µg.km

σ

ID, motocykly 131,64 131,64 131,64 0 ID, benzínové os. automobily bez řízených katalytických systémů 260,29 101 426 122,39 ID, benzínové os. automobily s řízenými katalytickými systémy 143,84 7 624,58 192,01 ID, osobní vozidla jezdící na LPG 49,46 0 49,46 0 1277,44 630 2335,21 ID, naftová osobní vozidla dvoustopá 923,7 ND, benzínová nákladní vozidla (benzínové dodávky) 378,11 131,64 624,58 1601,16 867,1 2335,21 1038,11 ND, naftová nákladní vozidla do 3,5 t 241,86 241,86 241,86 ND, naftová nákladní vozidla nad 3,5 t 0 LD, letadla spalující letecký petrolej -

Tabulka 10. Emisní faktory polychorovaných dibenzodioxinů (PCDD) a polychlorovaných dibenzofuranů (PCDF) Min Max x σ Polutant Kategorie vozidel pg.km-1 ID, motocykly 10,3 10,3 10,3 0 ID, benzínové os. automobily bez řízených katalytických systémů 10,3 10,3 10,3 0 PCDD 0,5 0,5 0,5 ID, naftová osobní vozidla dvoustopá 0 3 3 3 ND, naftová nákladní vozidla nad 3,5 t 0 ID, motocykly 21,2 21,2 21,2 0 ID, benzínové os. automobily bez řízených katalytických systémů 21,2 21,2 21,2 0 PCDF ID, naftová osobní vozidla dvoustopá 1 1 1 0 ND, naftová nákladní vozidla nad 3,5 t 7,9 7,9 7,9 0

Příloha 2 - Příklad výpočtů celostátních a regionálních emisí Oxid uhličitý CO2 Tabulka 1. Celkové roční emise oxidu uhličitého z dopravy v ČR: současný stav a prognóza Reálný Předběžný Prognóza stav stav Druh dopravy 2001 2002 2003 2004 2005 2010 Emise CO2 [tisíc tun] ID 6344 6361 6484 6590 6658 6792 AD 1077 1080 1104 1135 1170 1194 SND 4356 4472 4451 4454 4445 4487 MHD bus 696 721 736 748 749 746 ŽD mot. tr. 606 623 617 606 600 582 VD 59 58 55 65 75 111 LD 1345 1366 1377 1374 1423 1533 Doprava celkem 14483 14681 14824 14972 15120 15445 Tabulka 2. Měrné emise oxidu uhličitého z dopravy v ČR: současný stav a prognóza Reálný Předběžný Prognóza stav stav Druh dopravy 2001 2002 2003 2004 2005 Emise CO2 [kg / 1 obyv.] ID 617 619 632 642 650 AD 105 105 108 111 114 SND 423 435 434 434 434 MHD bus 68 70 72 73 73 ŽD mot. tr. 59 61 60 59 59 VD 6 6 5 6 7 LD 131 133 134 134 139 Doprava celkem 1408 1429 1445 1459 1476

2015 6891 1139 4346 693 550 117 1672 15408

2010

2015

663 117 438 73 57 11 150 1508

677 112 427 68 54 11 164 1515

Tabulka 3.Emise CO2 v jednotlivých krajích ČR Druh dopravy ID AD SND MHD bus ŽD mot. tr. VD LD Doprava celkem

Středočeský Jihočeský Plzeňský

Karlovarský Ústecký Liberecký

789 145 576 93 82 35 591

466 79 319 51 45 11 91

384 68 272 44 39 0 66

143 24 97 15 14 0 50

463 84 335 54 48 13 44

275 39 164 26 23 0 26

2311

1062

873

343

1041

553

Kraj Králové- Pardubický Vysočina hradecký Emise CO2 [tisíc tun] 381 315 302 68 61 60 272 240 237 44 39 38 39 35 35 0 1 0 37 37 51 841

728

723

Jihomoravský Olomoucký Zlínský Moravskoslezský

Praha

725 109 449 70 62 0 95

437 90 354 58 52 0 36

310 58 229 37 33 0 27

648 97 400 63 55 0 67

765 106 444 69 60 0 66

1510

1027

694

1330

1510

DÚ 08 TVORBA METODIKY HODNOCENÍ KVALITY VOD A HORNINOVÉHO PROSTŘEDÍ V OKOLÍ DOPRAVNÍCH SÍTÍ



DÚ 08 Tvorba metodiky hodnocení kvality vod horninového prostředí v okolí dopravních sítí Řešitel:

a

Ing. Vilma Marešová; [email protected]

Spoluřešitelé: RNDr. Jiří Huzlík, RNDr. Marcela Šucmanová, Bohumila Trhlíková Ing. Tomáš Ocelka - ZÚ Ostrava, OHL Frýdek-Místek Ing. Vladimír Kočí Ph.D. - VŠCHT Praha RNDr. Josef Kupec - VÚV TGM pobočka Brno

A KONSTATAČNÍ ČÁST A.1 SOUČASNÝ STAV ŘEŠENÉ PROBLEMATIKY Řešení dílčího úkolu (DÚ) navazuje na výsledky řešení v minulém roce, prezentované ve výzkumné zprávě za rok 2001 [1]. Po zpracování databáze nebezpečných látek MEDIS ALARM 101 a katalogu látek nebezpečných pro vodu byly vytvořeny mapy příslušného modelového území (okres Vyškov), s vyznačením vybraných komunikací a vodních toků. Průběžně byly zjišťovány údaje o místech křížení vodních toků s vybranými komunikacemi zájmového území a v neposlední řadě byly také vyhodnoceny údaje o dopravních nehodách na komunikacích okresu. Dále pak byly z výše uvedených údajů vypočteny některé matematické hodnoty potřebné pro jejich další statistické zpracování. V experimentální části byla pomocí metody pasivního vzorkování semipermeabilními membránami (SemiPermeable Membrane Device – SPMD) ověřena kontaminace vody polyaromatickými uhlovodíky (PAH) a nitrovanými polyaromatickými uhlovodíky (nitro-PAH) pocházejícími z dopravy. V letošním roce bylo řešení úkolu zaměřeno na stanovení potenciálního ovlivnění kvality vod vlivem silničního provozu (POKVS) vyjádřeného číselným indikátorem. Dále bylo pokračováno ve sledování vlivu dopravy na kontaminaci vodního prostředí metodou pasivního vzorkování (SPMD). Informace o principu a teorii absorpce polutantů včetně PAH do SPMD společně s metodikami kalibrace umožňující „kvalifikovaný odhad“ průměrné koncentrace polutantu ve vodě po dobu expozice SPMD [2,3]. Tento způsob pasivního vzorkování se v současné době stává velmi aktuální o čemž svědčí i celá řada příspěvků uvádějící podrobný popis vlastností, rozměrů, techniky zhotovení, způsobu umísťování a praktické aplikace, včetně různých metodik analýzy a interpretace výsledků [2,4]. Řada odborných presentací se zabývá také popisem monitoringu PAH spolu s dalšími polutanty jako jsou např. polychlorované bifenyly (PCB), pesticidy apod. [5,6], včetně citace naměřených hodnot. Jsou zde rovněž uváděna porovnání výsledků dlouhodobého paralelního monitoringu pomocí SPMD a vodních organismů [7]. Zabývají se srovnáváním koncentrací polutantů včetně PAH nalezených v trioleinu SPMD s koncentracemi polutantů zjištěných v tuku extrahovaného z vodních organismů přičemž je konstatována v převážné většině dobrá shoda. Jak již bylo konstatováno ve zprávě za první rok řešení úkolu, ke kontaminaci vod a horninového prostředí vlivem dopravy dochází několika způsoby. Jedním z nich je kontaminace vlivem výfukových plynů, které dopadají zpět na povrch vozovek. Tímto

72



způsobem se do vody a půdy v okolí komunikací dostávají mimo jiných látek také PAH, nitroPAH a PCB, které patří mezi sledované polutanty v experimentální části úkolu. Jsou významnou skupinou toxických a karcinogenních kontaminantů životního prostředí a představují značný rizikový faktor pro zdraví lidské populace [8]. Je obecně známo, že od konce 70.let jsou přítomny ve všech složkách životního prostředí, do kterého pronikají jako důsledek spalovacích procesů (automobilová doprava, tepelná likvidace odpadů atd.). Z hlediska karcinogenity pro lidský organismus byly Národním toxikologickým programem USA označeny 1-nitropyren, 4-nitropyren, 1,6-dinitropyren a dle Mezinárodní agentury pro výzkum rakoviny se sídlem v Lyonu ještě také 2-nitrofluoren [9]. Mezi nejsilnější dosud známé mutageny patří 3-nitrobenzathron, který byl nalezen ve výfukových plynech [10]. Jeho koncentrace dosahují podle zmíněných autorů koncentrace řádově cca 10 pg/m3. Nitroaromáty jsou významnou součástí výfukových plynů a vzdušných prachových částic, na jejichž povrch jsou adsorbovány. Během smogových situací jejich koncentrace v ovzduší výrazně stoupají [11]. Ve vzorcích částic emitovaných naftovými motory bylo určeno více než 50 nitropolyaromátů, přičemž převládající sloučeninou je 1-nitropyren. Dalšími nitro-PAH přítomnými ve výfukových plynech jsou 3-nitrofluoranthen, 8-nitrofluoranthen, nitroderiváty anthracenu, fenanthrenu a další. Produkce nitro-PAH a celková mutagenita výfukových plynů silně závisí na typu motoru i provozních podmínkách. Největší množství nitro-PAH emitují naftové motory, 1,5-5 µg 1-nitropyrenu na kilometr. Benzínové motory s katalyzátorem emitují přibližně 10x méně nitro-PAH než naftové a benzínové motory bez katalyzátoru leží někde mezi nimi [12]. Emise PAH a nitro-PAH byly sledovány spolu s dalšími složkami spalin podezřelými z mutagenních účinků na dvou typech automobilů vybavených oxidačním nebo třícestným katalyzátorem. Byla porovnávána úroveň emisí při vyřazeném a při funkčním katalytickém systému. Testování probíhalo pomocí oficiálních amerických a evropských metodik a ukázalo, že u vozů s třícestným i oxidačním katalyzátorem byla zjištěna redukce PAH 80-99% [13]. Bylo prokázáno, že na obsah perzistentních látek v emisích, např. PCB nebo polychlorovaných dibenzo dioxinů/furanů (PCDD/F) má vliv druh používaného oleje (syntetický nebo minerální) a obsah chloru v oleji [14]. Emise PCDD/F při používání nového oleje a upotřebeného oleje po proběhu 10 000 km se pohybovaly v rozmezí 300-2000 fmol/m3, emise PCB se pohybovaly v rozmezí 75-178 pmol/m3 a emise PAH v rozmezí 150-420 µg/m3.

A.2 CÍLE ŘEŠENÍ DÚ Cílem řešení DÚ je návrh metodiky pro hodnocení kvality vod a horninového prostředí v okolí dopravních sítí společně s návrhem monitorovací sítě pro zjišťování vlivu dopravy na kvalitu vod.

A.3 PLÁN ŘEŠENÍ NA ROK 2002 - Finalizace záznamů míst křížení vodních toků s komunikacemi modelového území, tvorba databáze; - posouzení stavu vodohospodářské situace v okolí vybraných komunikací modelového regionu (okres Vyškov), stanovení oblastí s rizikem znečištění podzemních vod (hydrogeologické poměry); - ochrana podzemních vod, oblasti se stupněm ochrany vod (pásma hygienické ochrany vod); 73



- vytvoření map zranitelnosti vod silničním provozem 1 : 50 000; - metodika hodnocení vlivu komunikací na okolní prostředí; - výpočet potenciálního ovlivnění kvality vod silniční dopravou (POKVS) včetně jeho vyjádření číselným indikátorem podle metodiky hodnocení; - určení míst s potenciálně nejvíce ohroženými vodami a horninovým prostředím v okolí vybraných komunikací (krizových míst); - hodnocení vlivu dopravy ke kontaminaci vodního prostředí pomocí metody pasivního vzorkování SPMD na dopravou extrémně zatížených lokalitách.

B ANALYTICKÁ ČÁST ZÁZNAMŮ MÍST KŘÍŽENÍ VODNÍCH TOKŮ S KOMUNIKACEMI MODELOVÉHO ÚZEMÍ, VYTVOŘENÍ DATABÁZE

B.1 FINALIZACE

Řešení v roce 2002 bylo zaměřeno na dokončení identifikace míst křížení vodních toků s vybranými komunikacemi modelového území. Jednotlivá křížení vodních toků s komunikacemi D1, R46, I/47, I/50, I/54 a II/430 byla zdokumentována přímo na místě vyplněním protokolu s příslušnými údaji a pořízením fotodokumentace. Údaje v protokolu byly dále zpřesněny pomocí stavebních map dálnic, jednotné dopravní vektorové mapy (JDVM) a hydrogeologických map v M 1 : 25 000. Tyto podklady byly využity především k určení souřadnic jednotné trigonometrické soustavy katastrální (JTSK) pomocí níž jsou místa křížení jednoznačně definována, dále pak ke stanovení kilometráže a také k ověření číselného označení mostů (průchodů). Hydrogeologické mapy v M 1 : 25 000 byly využity pro přiřazení názvů jednotlivým vodním tokům a také pro orientaci v terénu při pořizování prvotních záznamů. Protokoly byly dále využity jako podklad pro tvorbu databáze míst křížení vodních toků s komunikacemi. V databázi jsou jednotlivá místa identifikována kódem křížení, číslem komunikace, souřadnicemi JTSK, kilometráží křížení, číslem mostu (průchodu, roury) a názvem vodního toku. Ukázka databáze je uvedena v příloze 1.

74



STAVU VODOHOSPODÁŘSKÉ SITUACE V OKOLÍ VYBRANÝCH KOMUNIKACÍ OKRESU VYŠKOV, STANOVENÍ OBLASTÍ S RIZIKEM 1 ZNEČIŠTĚNÍ PODZEMNÍCH VOD (HYDROGEOLOGICKÉ POMĚRY)

B.2 POSOUZENÍ

Území okresu Vyškov je z hydrogeologického hlediska rozděleno na pět hydrogeologických rajonů [15]. Převážná část okresu spadá pod rajony č. 662, 223 a 323, rajony č. 164 a 162 zasahují do území okresu jen z malé části. Komunikace vybrané pro řešení našeho projektu, kterými jsou dálnice D1, rychlostní komunikace R46, silnice I.třídy č. 47, 50, 54 a silnice II.třídy č. 430 procházejí v daném okresu jedním, dvěma nebo maximálně třemi rajony. Hydrogeologická charakteristika jednotlivých území (viz příloha 2), na kterých leží vybrané komunikace, je tedy popsána pomocí hydrogeologické rajonizace: Hydrogeologický rajon 162 – Pliopleistocenní sedimenty Hornomoravského úvalu: zasahuje na území okresu při jeho východním okraji výběžkem subrajonu 162-3 Povodí Hané. Rajonem prochází silnice I.třídy č.47. Hydrogeologický rajon 164 – Fluviální sedimenty v povodí Dyje: zasahuje subrajonem 164-2 Povodí Svratky na území okresu v jeho jihozápadní části svým severovýchodním výběžkem, levostranným přítokem Svratky řekou Litavou. Na hranici rajonu leží silnice II.třídy č.430 a rajonem prochází dálnice D1 a silnice I.třídy č.50. Hydrogeologické rajony 162 a 164 jsou součástí hydrogeologických struktur kvartérních fluviálních uloženin řeky Moravy a jejich přítoků s převážně volnou hladinou podzemní vody. Sestávají se z uloženin údolních niv v úrovni erozní základny, s charakteristickou hydrologickou spojitostí s povrchovým tokem, a terasových akumulací nad úrovní erozní základny bez hydrologické spojitosti s povrchovým tokem. Na území okresu zasahují jen horní toky přítoků Svratky a Moravy s malou mocností průlinově propustných sedimentů. Štěrkopísčité sedimenty teras a údolních niv toků představují dobře až velmi dobře propustné prostředí, s průlinovým oběhem podzemní vody. Zvodnění těchto sedimentů je závislé především na jejich poloze vzhledem k místní erozní bázi. Svrchní souvrství údolní nivy, povodňové hlíny, představují izolační vrstvu podložím štěrkopísčitým sedimentům. Neogenní sedimenty, tvořené na většině území jíly představují nepropustné podloží kvartérních sedimentů. Hydrogeologický rajon 223 – Vyškovská brána: zasahuje plošně významně svou centrální a jihozápadní částí v západní, centrální a jihovýchodní části okresu. Rajonem prochází z větší části dálnice D1, rychlostní silnice R46, silnice I.třídy č.47 a silnice II.třídy č.430.

1

Vysvětlení hydrogeologických pojmů Badenská klastika – usazené sedimenty (štěrky) Bazální klastika – celá struktura usazených sedimentů po vrstvách Droba – nejednotně definovaný druh pískovce, ostrohranné zrna spojená jílem Fluviální – říční Flyšová oblast – komplex vrstev mořského původu, tvořeny z rytmicky zvrstvených a střídajících se sedimentů Kulm – spodní karbon Kvartérní – čtvrtohorní Litologie – popis usazených hornin, makroskopický, tzn. sedimentologie Miocén – nejmladší období třetihor Pliopleistocenní – pliocén – poslední třetihory, pleistocén – čtvrtohory Slepenec – valouny spojené jílovým tmelem Tektonikum – strukturní stavba zemské kůry (tektonika-zlomy s funkcí drenáže)

75



Pro tento rajon je charakteristický značně členitý reliéf předneogenního podloží, tektonika a z toho vyplývající rychlé a časté změny v mocnostech i litologii miocenních hornin. Z vodohospodářského hlediska jsou nejvýznamnější kolektorská souvrství badenská klastika při severním a jižním okraji Vyškovské brány, v nichž jsou zvodně s volným i napjatým režimem proudění; artézská zvodeň bazálních klastik centrální vyškovské deprese a zvodněné písčité polohy v badenských jílech. Hydrogeologický rajon 323 – Středomoravské karpaty: zasahuje na území okresu Vyškov svou okrajovou severozápadní částí při jeho jižním okraji. Rajonem prochází celá silnice I.třídy č.54 a část silnice I.třídy č.50. Hlavním hydrogeologickým kolektorem flyšových oblastí je přípovrchová zóna zvýšené propustnosti, která probíhá prakticky souhlasně s povrchem terénu. Z hlediska rychlosti oběhu podzemní vody se ve flyšových komplexech vyskytuje kromě zóny rychlého oběhu také hlubší zóna ztíženého oběhu a zóna velmi ztíženého oběhu. Hydrogeologický rajon 662 – Kulm Drahanské vrchoviny: zasahuje svou jižní částí na území okresu Vyškov v jeho severní a severovýchodní části. V rajonu leží pouze malá část rychlostní silnice R46. Rajon je tvořen sedimenty spodního karbonu (kulmu), které jsou charakterizovány střídáním mocných serií drob a břidlic, s vrstvami slepenců. Pro zónu zvětrávání a pásmo podpovrchového rozpojení hornin je příznačný průlinovo-puklinový oběh podzemních vod, hlubší puklinový oběh je pak vázán na tektonicky porušené zóny. Oběh podzemních vod je vázán především na lépe propustné komplexy – kolektory. Vzhledem ke značné různorodosti přírodního prostředí, která vyplývá z litologické proměnlivosti nelze předpokládat naprostou samostatnost vymezených zvodní, ale s ohledem na relativní a proměnlivou propustnost horninových komplexů je nutno počítat se vzájemnými vztahy mezi jednotlivými zvodněmi. Hlavním zdrojem dotace kvartérních uloženin rajonů 162 a 164 jsou atmosférické srážky, ojediněle také dochází k infiltraci z menších toků. Režim podzemní vody v údolních nivách a nízkých terasách je výrazně ovlivněn kolísáním hladiny v řece, které se snižuje se zvyšující se vzdáleností od toku. Podzemní vody nad úrovní erozní báze jsou výhradně dotovány atmosférickými srážkami. V infiltrační oblasti neogenu rajonu 223 dochází k doplňování podzemních vod infiltrací srážek a přítokem podzemní vody z karbonu, nejčastěji po tektonicky podmíněných cestách. Největší význam mají štěrky a písky, které hraničí s tektonickými poruchami. Podzemní voda podél poruchových pásem je drénována k okrajovým bazálním polohám, kde za příznivých okolností dochází k akumulaci vod. V severních a jižních okrajových oblastech jsou nevýhodnější podmínky pro získání podzemní vody v okrese. V území tvořeném flyšovým komplexem hornin rajonu 323 se pohyb podzemní vody vytváří prakticky pouze v přípovrchové zóně. Převážná část infiltrovaných srážkových vod odtéká souhlasně s povrchem terénu jako součást první zvodně, s akumulací v nádržních kolektorech ve dnech údolí. V zónách ztíženého a velmi stíženého oběhu prakticky neexistuje pohyb podzemních vod. V oblasti kulmských hornin rajonu 662 lze kromě svrchní zvodně, která je vázána na kvartérní pokryv, zónu zvětrávání a podpovrchové rozpojení hornin vymezit i hlubší oběh puklinových podzemních vod spodní zvodně. Nejvýznamější cesty puklinových vod jsou na tektonických příčných a podélných poruchách. Podzemní vody se zúčastňují hlubšího

76



puklinového oběhu, mají volnou i napjatou hladinu a jsou sváděny směrem k jihu až jihovýchodu.

B.3 OCHRANA PODZEMNÍCH VOD - OBLASTI SE STUPNĚM OCHRANY VOD Ochrana zdrojů podzemní vody zahrnuje ochranu kvantitativní (množství podzemní vody) a kvalitativní (fyzikálně-chemické a mikrobiologické složení podzemních vod) [15]. Kvantitativní ohrožení je dáno umělými zásahy do přírodního režimu tvorby, oběhu a regenerace zásob podzemních vod, jejichž následkem může být snížení infiltrace, omezení nebo rozptýlení oběhu podzemní vody, narušení artézského stropu apod. Ochrana kvalitativní zahrnuje opatření zabraňující kontaminaci podzemních vod znečišťujícími látkami. Základní předpoklady pro ochranu vodních zdrojů vytváří zákon č. 254/2001 Sb. o vodách (Vodní zákon) a související právní předpisy. Vzhledem k významu podzemních vod pro vodovodní zásobování modelového území je třeba věnovat trvale zvýšenou pozornost řešení problematiky jejich ochrany. Ochrana podzemních vod musí zahrnovat aktualizaci poznání hlavních faktorů ovlivňujících kvalitativní parametry vod, kam patří zejména posouzení vlivu změn hospodářského využívání území, vlivy bodových a plošných zdrojů znečištění a přehodnocení účelnosti stávajícího monitoringu podzemních vod. Ochrana využívaných zdrojů podzemních vod je právně zabezpečena zpracováním návrhu pásem hygienické ochrany (PHO) a rozhodnutím o jejich vyhlášení. Vlastní způsob hospodaření v PHO vodních zdrojů určených pro hromadné zásobování pitnou a užitkovou vodou je specifikován v příslušných návrzích ochranných pásem, které obsahují ve svých textových a přílohových částech kromě charakteristiky přírodních poměrů a hospodářské činnosti vlastní návrh jednotlivých stupňů PHO, včetně specifikace režimu hospodaření. Při návrhu a stanovení PHO je vždy nutné posoudit všechny faktory, které ovlivňují vznik, akumulaci, dotaci, oběh a vlastnosti podzemní vody. V textu níže jsou vysvětleny všechny typy PHO, protože pomocí jejich hodnocení je v kapitole B.6 definována stupnice míry jejich vlivu na potenciální znečištění podzemních vod. Rozdělení PHO: PHO I.stupně – stanoví se k zabezpečení ochrany místa vodního zdroje v prostoru místa odběru, popřípadě jímacího zařízení, před možností bezprostředního negativního ovlivnění nebo ohrožení vodního zdroje, dále k ochraně před negativními zásahy do nejbližšího okolí jímacího zařízení a k jeho ochraně před poškozením, také k ochraně vody v jímacím zařízení před znečištěním. U vodních nádrží zabezpečuje pásmo I. stupně i vytvoření podmínek pro dobrý vývoj jakost vody. Zpravidla se toto pásmo stanoví ve formě kruhové (resp. čtvercové) plochy o poloměru 10 až 50 m. Pásmo se obvykle oplotí a zatravní. PHO II.stupně – stanoví se k ochraně vydatnosti, jakosti nebo zdravotní nezávadnosti vodního zdroje před ohrožením ze vzdálenějších míst. Je určeno především k ochraně před znečištěním mikrobiálním, toxickými látkami, látkami ovlivňujícími senzorické vlastnosti vody a látkami jinak škodlivými. V rozhodnutí o stanovení pásma hygienické ochrany II. stupně může vodohospodářský orgán rozdělit toto pásmo podle hydrogeologických poměrů, vzdálenosti k rozvodnici a konfiguraci terénu na vnitřní a vnější, společně se stanovením odlišných podmínek pro jejich využívání. PHO II.a stupně - vnitřní pásmo se stanoví k ochraně vydatnosti, jakosti a zdravotní nezávadnosti, především před mikrobiálním znečištěním, jehož odbourávání je závislé na době zdržení vody v horninovém prostředí a na čistící schopnosti půdy. Ve vnitřním pásmu je nepřípustná každá činnost, která by mohla způsobit negativní ovlivnění jakosti jímané vody. 77



Asanují se zde veškeré zdroje znečištění, povrch se upravuje proti zátopám, prosakování znečišťujících vod atd. PHO IIb. stupně - vnější pásmo zahrnuje obvykle celé hydrogeologické povodí zdroje, jeho hranici tvoří vnější okraj infiltrační oblasti. Toto pásmo chrání před zásahy, které by nepříznivě ovlivňovaly tvorbu a oběh vody a před dlouhodobě působícím znečištěním, které je rezistentní vůči přirozeným čistícím pochodům. Hranice mezi vnitřním a vnějším pásmem se určuje linií, od níž je doba zdržení vody 50 dnů (přitom se uvažuje proudění ovlivněné odběrem vody jímacím zařízením), nejméně však 50 m od místa odběru (jímacího objektu). PHO III.stupně – se v dřívějších dobách stanovovalo k zabezpečení ochrany vodního zdroje povrchové vody před nepříznivými zásahy do hydrologických a hydrogeologických podmínek oběhu vody, jejichž důsledkem by mohlo být zejména snížení vydatnosti vodního zdroje, před jeho znečištěním a přísunem biogenních látek. Hygienické pásmo III. stupně ochrany vod zahrnovalo celé povodí nad místem odběru vody. V dnešní době se již PHO III. stupně nevyhlašují (byla zrušena). Na území okresu Vyškov se v největší míře vyskytují PHO IIa. a IIb. stupně. Tyto dva typy pásem se také jako jediné nalézají v blízkosti vybraných komunikací. Jde o silnici I/54, kde PHO leží v těsné blízkosti komunikace a také silnice I/50 a III/430, kde se PHO opět vyskytují v blízkosti komunikace. Ve Vyškovském okresu jsou dále vyhlášena také PHO I., II. a III.stupně. Rozmístění a názorné zobrazení jednotlivých typů PHO je zobrazeno na mapě PHO a komunikací v příloze 3. Minerální vody Na území okresu Vyškov se také vyskytují mineralizované vody. Jedná se o vody šaratického typu, které se nacházejí mezi obcemi Šaratice – Těšany – Moutice při hranicích okresu Brno-venkov a Vyškov (viz příloha 3). V místech, která byla v minulosti vysledována jako perspektivní jednoduchými zkušebními metodami, byla vybudována čtyři těžební pole, na kterých se nachází asi 270 jímacích studní, jejichž hloubka nepřesahuje 7 m. Minerální voda zde dosahuje hodnot odpovídajících požadavkům normy pro Přírodní léčivé vody.

B.4 MAPY ZRANITELNOSTI VOD VLIVEM SILNIČNÍHO PROVOZU Pro stanovení rizika nečištění vod a horninového prostřední vlivem silničního provozu v okolí vybraných komunikací, bylo potřebné názorně vyjádřit vodohospodářskou situaci. Byly vytvořeny mapy zranitelnosti vod vlivem silničního provozu, uvedené v příloze 4, v měřítku 1 : 50 000 pro vybrané komunikace zájmového území. Podkladem pro jejich tvorbu byly mapy zranitelnosti vod vlivem železničního provozu v M 1 : 50 000, zhotovené pro řešení projektu VaV č. S401/330/604 „Ochrana vod před negativními vlivy železničního provozu“ [16]. Mapy vytvořené v rámci tohoto DÚ zobrazují vodohospodářskou a hydrogeologickou situaci jak v bezprostředním okolí komunikací tak i v pásmu 1 km po obou stranách vybraných komunikací. Jednotlivé vyznačené oblasti jsou jednoduše popsány kódem, který je složen z písmene, číslice a římské číslice. Kódem je vodohospodářská situace vyjádřena následovně: -

typ zvodnění a charakteristika horninového prostředí kolektoru. Tyto parametry jsou na mapách vyjádřeny jako jedna charakteristika a popsány velkými písmeny A až G. Jednotlivá písmena charakterizují typ zvodnění a horninové prostředí kolektoru takto: A … průlinové v nezpevněných převážně štěrkopísčitých a písčitých sedimentech, s hydraulickou spojitostí s povrchovým tokem 78



B…

průlinové v nezpevněných převážně štěrkopísčitých a písčitých sedimentech bez hydraulické spojitosti s povrchovým tokem C … výrazně puklinové, popř. průlinově-puklinové, s průlinovým oběhem v zóně zvětrávání a v písčitém až hlinitopísčitém kvartérním pokryvu D … krasově puklinové až krasové E … nepravidelné střídání průlinových převážně jemně písčitých až jílovitopísčitých kolektorů a izolátorů F … nepravidelné střídání nevýrazně puklinových, příp. průlinově-puklinových kolektorů ve zpevněných sedimentech, s průlinovým oběhem proměnlivého charakteru v zóně zvětrávání a kvartérním pokryvu G … nepravidelné puklinové v přípovrchové zóně rozpojení krystalinických hornin, s průlinovým oběhem proměnlivého charakteru v zóně zvětrání a kvartérním pokryvu Pro řešení úkolu bude typ zvodnění a charakteristika horninového prostředí kolektoru souhrnně nazváno - horizontální riziko znečištění. -

vodohospodářská funkce pokryvů. V mapách je vyjádřena číslem 0-4, které ji charakterizují takto: 0 … území bez pokryvu nebo s propustnou pokryvnou vrstvou 1 … prostředí s nevyhraněnou hydrogeologickou funkcí haldy, navážky plošné deponie apod. 2 … rozsah málo propustných pokryvných vrstev s ochranným účinkem proti postupu znečištění z povrchu 3 … rozsah málo propustných až nepropustných antropogenních navážek, složených většinou z jílů 4 … rozsah plošně souvislého stropního izolátu s výrazným ochranným účinkem proti postupu znečištění z povrchu Pro další řešení úkolu byla vodohospodářská funkce pokryvu nazvána - vertikální riziko znečištění.

-

vodohospodářský význam kolektoru, předpoklady využití podzemní vody. V mapách je popsán římskými číslicemi I-V, které tento parametr popisují následovně: I … velké soustředěné odběry regionálního významu (velké skupinové vodovody) II … soustředěné odběry menšího regionálního významu (menší skupinové vodovody) III … větší odběry pro místní zásobování (menší obce) IV … menší odběry pro místní zásobování (jednotlivé domy) V … jednotlivé malé odběry pro místní (individuální) zásobování při omezené spotřebě

-

stupeň ochrany vod. Je v mapách vyznačen barevně (modrá barva) a vyjadřuje stávající vyhlášená PHO: PHO I … PHO I.stupně zdrojů podzemních a povrchových vod (vodárenských nádrží) PHO I.m … PHO I.stupně zdrojů minerálních vod PHO II … PHO II.stupně zdrojů podzemních a povrchových vod bez rozlišení na vnitřní a vnější PHO IIa … PHO II.stupně vnitřních zdojů podzemních a povrchových vod PHO II-5 … PHO II.stupně zdrojů podzemních vod, je-li jímací objekt vzdálen od komunikace 0,2 km a méně PHO IIb … PHO II.stupně vnějších zdrojů podzemních a povrchových vod PHO IIm … PHO II.stupně zdrojů minerálních vod PHO III … PHO III.stupně zdrojů povrchových vod 79



PHO IIIm … PHO III.stupně zdrojů minerálních vod CHOPAV … chráněná oblast přirozené akumulace vod

B.5 METODIKA HODNOCENÍ VLIVU KOMUNIKACÍ NA OKOLNÍ PROSTŘEDÍ Hodnocení účinků liniových staveb na okolní prostředí vychází z metodiky posouzení potenciálního zatížení vod železničním provozem [16], která je založena na posuzování účinků bodových zdrojů znečištění (dopraven). Tato metodika musela být modifikována pro hodnocení liniových staveb (v našem případě komunikací). Je založena na následujícím modelu: Byly stanoveny parametry charakterizující vliv komunikace na vodní a horninové prostředí. Tyto parametry jsou dány buď jako bodové zdroje ohrožení okolí, nebo liniové zdroje určité délky (úseky). Komunikace se pro účel hodnocení účinku svých jednotlivých částí na okolí rozdělí na standardní úseky stejné délky. Každému standardnímu úseku se přiřadí hodnota daná váženým průměrem všech parametrů, které spadají do tohoto standardního úseku podle vztahu: n

z kj =

k k ∑ xi ∗ z i

i =1

,

n

∑x

i =1

(1)

k i

kde

z kj x

hodnota k-tého parametru pro j-tý standardní úsek

k i

délka i-tého úseku spadajícího do j-tého standardního úseku pro k-tý parametr známka i-tého úseku spadajícího do j-tého standardního úseku pro k-tý parametr počet úseků spadajících do j-tého standardního úseku

z ik n

Z takto stanovených parametrů byly spočteny bezrozměrné indexy podle vztahu: I = k j

kde

I kj

z kj − z Sk

( )

D z kj

,

(2)

hodnota k-tého indexu pro j-tý standardní úsek

( ) rozptyl hodnoty z

Dz z

k j

k S

k j

pro sledovaný souhrn komunikací

hodnota k-tého parametru pro srovnávací účinek na prostředí

Rozptyl každé veličiny z kj byl spočten na základě statistického zhodnocení charakteru jejího rozdělení. Parametr z Sk byl stanoven jako parametr s nejmenším možným účinkem na prostředí, takže index tohoto parametru je roven nule. Pro parametry charakterizující působení vzájemně souvisejících vlivů byl spočítán jejich souhrnný index podle vztahu: m

I mj = kde

I mj

∑I k =1

k j

D(I kj )

,

(3) m-tý souhrnný index pro j-tý standardní úsek 80



Potenciální ovlivnění kvality vod silniční dopravou pro j-tý standardní úsek ( POKVS j ) je pak vyjádřeno vztahem: q

POKVS j = ∑ I jp

(4)

p =1

pro celkový počet indexů (souhrnných a individuálních) j-tého standardního úseku rovný q. K eventuálním dalším výpočtům je vhodnější používat POKVS normalizovaného (POKVSN), které je pro j-tý standardní úsek vyjádřeno vztahem:

POKVSN j = kde

POKVS j

D (POKVS j )

D (POKVS j )

,

(5)

rozptyl veličiny POKVS j .

Na základě získaných hodnot POKVSN byla sestavena hodnotící stupnice v následující struktuře, která je uvedena v tabulce 1: Tabulka 1. Hodnotící stupnice

Četnost nepřekročení hodnoty

Riziko ohrožení

Známka

<10

velmi malé

1

<40

malé

2

<60

střední

3

<90

velké

4

<100

velmi velké

5

percentilu [%]

Pomocí výše uvedené stupnice známek se stanoví místa s potenciálně nejvíce ohroženými vodami a horninovým prostředím v jejich okolí, tzv. krizová místa.

B.6 VÝPOČET POTENCIÁLNÍHO OVLIVNĚNÍ KVALITY VOD SILNIČNÍ DOPRAVOU (POKVSN) VČETNĚ JEHO VYJÁDŘENÍ ČÍSELNÝM INDIKÁTOREM PODLE METODIKY HODNOCENÍ

Nejprve bylo vybráno osm parametrů hodnocení, přičemž pro každý parametr zvlášť byla vytvořena hodnotící stupnice. Každý souvislý úsek komunikace byl tedy pro příslušný parametr ohodnocen číselným indikátorem. Sledované komunikace byly rozděleny na pětisetmetrové - standardní - úseky, kterým jsou pro jednotlivé parametry přiřazovány číselné hodnoty. Ty pak charakterizují daný úsek komunikace ze všech potřebných hledisek. Vybranými parametry jsou: -

vodohospodářská funkce pokryvů (vertikální riziko znečištění), typ zvodnění a charakteristika horninového prostředí kolektoru (horizontální riziko znečištění), vodohospodářský význam kolektoru s předpoklady využití podzemní vody a stupeň ochrany vod. Všechny uvedené parametry hodnotí situaci v okolí komunikací z vodohospodářského hlediska. Jsou důležité z důvodu znečištění horninového prostředí a následně podzemní vody. Při vlastní tvorbě hodnotících stupnic bylo použito známek vytvořených na základě vyhodnocení map zranitelnosti vod vlivem silničního provozu. 81



Známky byly stanoveny jako celá čísla. Pokud se však v jednom (j-tém) pětisetmetrovém úseku vyskytne z hlediska hydrogeologie více než jedna známka, bude celková známka jtého standardního úseku vyjádřena vztahem (1). Pomocí známek uvedených v tabulkách 2-5 byly vypočteny s využitím vztahu (2) hodnoty příslušných indexů. Všechny indexy byly počítány s použitím rozptylu binomického rozdělení. Podle vztahu (3) byl vypočten souhrnný index charakterizující celkovou vodohospodářskou situaci s použitím rozptylu logaritmicko-normálního rozdělení. Tabulka 2. Vodohospodářská funkce pokryvů Označení v mapě zranitelnosti 0 1 2 3 4

Charakteristika pokryvu

Známka

Území bez pokryvu nebo s propustnou pokryvnou vrstvou Prostředí s nevyhraněnou hydrogeologickou funkcí: haldy, navážky, plošné deponie apod. Rozsah málo propustných pokryvných vrstev s ochranným účinkem proti postupu znečištění z povrchu Rozsah málo propustných až nepropustných antropogenních navážek, složených většinou z jílů Rozsah plošně souvislého stropního izolátoru s výrazným ochranným účinkem proti postupu znečištění z povrchu

3 2 2 2 1

Tabulka 3. Typ zvodnění, charakteristika horninového prostředí kolektoru a riziko znečištění Označení v mapě zranitelnosti A B C

Typ zvodnění a charakteristika horninového prostředí kolektoru

Riziko znečištění

průlinové v nezpevněných převážně štěrkopísčitých a písčitých sedimentech, s hydraulickou spojitostí s povrchovým tokem průlinové v nezpevněných převážně štěrkopísčitých a písčitých sedimentech bez hydraulické spojitosti s povrchovým tokem výrazně puklinové, popř. průlinově - puklinové, s průlinovým oběhem v zóně zvětrání a v písčitém až hlinitopísčitém kvartérním pokryvu

velmi vysoké velmi vysoké vysoké až velmi vysoké vysoké až velmi vysoké nízké až střední proměnlivé

D

krasově puklinové až krasové

E

nepravidelné střídání průlinových, převážně jemně písčitých až jílovitopísčitých kolektorů a izolátorů

F

G

nepravidelné střídání nevýrazně puklinových, příp. průlinově puklinových kolektorů ve zpevněných sedimentech, s průlinovým oběhem proměnlivého charakteru v zóně zvětrání a kvartérním pokryvu nepravidelné puklinové v přípovrchové zóně rozpojení krystalinických hornin, s průlinovým oběhem proměnlivého charakteru v zóně zvětrání a kvartérním pokryvu

Známka 3 3 2

2

1

nízké až střední proměnlivé

1

nízké až střední proměnlivé

1

82



Tabulka 4. Vodohospodářský význam kolektoru Označení v mapě zranitelnosti I II III IV V

Vodohospodářský význam kolektoru - předpoklady využití podzemní vody velké soustředěné odběry regionálního významu (velké skupinové vodovody) soustředěné odběry menšího regionálního významu (menší skupinové vodovody) větší odběry pro místní zásobování (menší obce) menší odběry pro místní zásobování (jednotlivé domy) jednotlivé malé odběry pro místní (individuální) zásobování při omezené spotřebě

Přibližná vydatnost jednotlivých vrtů (l/s)

Známka

> 25

5

5 - 25

4

0,5 - 5 0,05 - 0,5

3 2

< 0,05

1

Tabulka 5. Stupeň ochrany vod Stupeň ochrany PHO I. stupně zdrojů minerálních vod PHO II. stupně vnitřních zdrojů podzemních a povrchových vod PHO II. stupně zdrojů podzemních vod, je-li jímací objekt vzdálen od komunikace 0,2 km a méně PHO II. stupně vnějších zdrojů podzemních a povrchových vod PHO II. stupně zdrojů podzemních a povrchových vod bez rozlišení na vnitřní a vnější PHO II. stupně zdrojů minerálních vod PHO III. stupně zdrojů minerálních vod PHO III. stupně zdrojů povrchových vod Chráněná oblast přirozené akumulace vod Pásmo hygienické ochrany nevyhlášeno

-

Označení PHO Im PHO IIa

Známka 6 6

PHO II-5

5

PHO IIb

4

PHO II

4

PHO IIm PHO IIIm PHO III CHOPAV -

4 3 2 2 1

přeprava podle Evropské dohody o mezinárodní přepravě nebezpečných věcí (ADR). Je významným parametrem velmi důležitým pro stanovení míst s potenciálně nejvíce ohroženými vodami. Lze konstatovat, že tento parametr částečně souvisí se stupněm ochrany vod. Výběr a hodnocení přepravních tras pro přepravu nebezpečných věcí po silnici v okresu Vyškov byl zpracován ve zprávě za první rok řešení [1]. Součástí zprávy je také mapa s komunikacemi barevně rozlišenými pro jednotlivé možnosti přepravy nebezpečných věcí. Podle barevného rozlišení komunikací jsou jejich úsekům opět přiřazeny známky uvedené v tabulce 6. POKVSN bylo vypočteno z individuálního indexu získaného podle vztahů (1) a (2) s použitím rozptylu binomického rozdělení.

Tabulka 6. Přeprava podle ADR Barevné rozlišení komunikace Fialová barva Žlutá barva Modrá barva Červená

-

barva

Význam barevného rozlišení komunikace

Známka

Doporučené trasy pro přepravu nebezpečných nákladů Ostatní komunikace I a II třídy po kterých přeprava nebezpečných věcí není vyloučena Komunikace, po kterých nebezpečné náklady mohou pouze projet za předem stanovených podmínek Komunikace, po kterých se nebezpečné náklady nesmí pohybovat vůbec

1 2 3 4

výskyt mostů na komunikaci. Je důležitým parametrem z hlediska přímého znečištění povrchových vod při haváriích motorových vozidel a následného znečištění podzemních vod i horninového prostředí v blízkém okolí mostu. Hlavním podkladem pro získání údajů o tomto parametru byla databáze míst křížení vodních toků s komunikacemi. Výskyt mostu 83



v úseku komunikace byl ohodnocen známkou 2, úsek bez mostu známkou 1. Ve vztahu (1) bylo k výpočtu váženého průměru použito délek mostů (úsek se známkou 2) a délek komunikace bez mostu (úsek se známkou 1). Indexy a POKVSN byly počítány obdobně jako v případě ADR. -

intenzita dopravy. Údaje o intenzitách dopravy na vybraných komunikacích byly získány ze sčítání dopravy v okresu Vyškov v roce 2000. Jako hodnotících parametrů bylo použito přímo hodnot intenzity v počtech vozidel za 24 hodin. Index charakterizující intenzitu dopravy byl počítán podle vztahů (1) a (2) s použitím rozptylu logaritmicko-normálního rozdělení a dále s ním bylo počítáno jako s individuálním indexem.

-

nehodovost. Údaje o nehodovosti byly získány od Hasičského záchranného sboru Jihomoravského kraje (HZS) Jmk a statisticky zpracovány v minulém roce řešení. Výsledky jsou uvedeny v závěrečné zprávě za rok řešení 2001 [1]. Známkou pro hodnocení pětisetmetrových úseků je počet nehod za roky 2000 a 2001 na daném standardním úseku. Index charakterizující nehodovost byl počítán podle vztahu (2) s použitím rozptylu binomického rozdělení a při výpočtu POKVSN s ním bylo počítáno jako s individuálním indexem

Charakter rozdělení byl ověřován pomocí programů ADSTAT a QC.Expert. Rozptyl binomického rozdělení byl počítán s využitím metody nejmenších čtverců popsané ve zprávě za rok 2001 [1]. K výpočtu POKVSN bylo použito ve vztazích (4) a (5) souhrnného indexu charakterizujícího vodohospodářskou situaci každého standardního úseku a individuálních indexů charakterizujících ostatní aspekty působení komunikace na okolní prostředí. Rozptyl pocházel z logaritmicko-normálního rozdělení. Souhrnná tabulka s vypočítanými hodnotami POKVSN pro jednotlivé standardní úseky komunikací modelového území okresu Vyškov je uvedena v příloze 5. Výše popsaný postup výpočtu a hodnocení potenciálního vlivu komunikací na kvalitu vod a horninového prostředí byl sestaven tak, aby bylo možná jeho aplikace na libovolně zvolenou oblast. Samotná metodika výpočtu je použitelná i pro obecné hodnocení vztahů vzájemných účinků mezi komunikacemi a životním prostředím (viz DÚ 11).

B.7

URČENÍ

MÍST S POTENCIÁLNĚ NEJVÍCE OHROŽENÝMI VODAMI A HORNINOVÝM PROSTŘEDÍM V OKOLÍ VYBRANÝCH KOMUNIKACÍ (KRIZOVÝCH MÍST)

Při stanovení míst s potenciálně nejvíce ohroženými vodami a horninovým prostředím v okolí vybraných komunikací bylo vycházeno z výsledků získaných v předchozí části řešení, tzn. vypočtených hodnot POKVSN pro jednotlivé standardní úseky komunikací. Pomocí analytických nástrojů programu Excel byly získány pořadové statistiky a percentily ze souboru dat POKVSN a na základě tabulky 1 (hodnotící stupnice) byly přiřazeny výsledným indexům příslušné známky. Z celkového počtu 207 standardních úseků bylo hodnotící stupnicí riziko ohrožení určeno jako: velmi malé pro 21 úseků; malé pro 63 úseků; střední pro 41 úseků; velké pro 61 úseků; velmi velké pro 21 úseků.

84



Za krizová místa byly vybrány standardní úseky komunikací spadající podle hodnotící stupnice do kategorie úseků s velmi velkým rizikem ohrožení vod a horninového prostředí. Celkem se tedy jedná o 21 úseků, ze kterých budou v další etapě řešení vybrána místa k ověření skutečné kontaminace vodního a horninového prostředí. Po zprůměrování hodnot POKVSN pro jednotlivé komunikace bylo sestaveno jejich pořadí podle závažnosti potenciálního ohrožení kvality vod a horninového prostředí vlivem silničního provozu: Komunikace I/54 R46 D1 I/50 I/47 II/430

Průměr POKVSN za komunikaci 2.695 1.891 1.873 1.756 1.000 0.828

Nejvyšší potenciální riziko ohrožení vod a horninového prostředí silničním provozem v modelovém území představuje tedy silnice I.třídy č. 54.

B.8 HODNOCENÍ PŘÍSPĚVKU

DOPRAVY KE KONTAMINACI VODNÍHO PROSTŘEDÍ POMOCÍ METODY PASIVNÍHO VZORKOVÁNÍ SPMD NA EXTRÉMNĚ ZATÍŽENÝCH LOKALITÁCH

V experimentální části řešení úkolu proběhlo ověření kontaminace vodního prostředí na potenciálně rizikových místech. Byly vzorkovány lokality vybrané v minulém roce řešení, tzn. na128 km dálnice D1. Výsledky odběrů vzorků včetně popisu vzorkovacího zařízení za loňský rok jsou uvedeny ve zprávě za rok 2001 [1]. Instalace SPMD na vybranou lokalitu proběhly ve dvou předem stanovených termínech a pro deinstalace byla v obou případech dodržena standardní doba expozice 28 dní. První instalace proběhla dne 29.7.2002 a byly při ní uloženy vždy tři SPMD nad a tři SPMD pod vyústění svodů z komunikace D1. Při deinstalaci po době expozice (26.8.2002) bylo zjištěno, že tři z celkového počtu šesti SPMD byly z místa vzorkování odcizeny. Zbylé vzorkovače s SPMD byly vyjmuty a předány k provedení požadovaných analýz. Při druhé instalaci, která proběhla v zimním období od 9.12 do 6.1.2003 bylo na vzorkované místo uloženo celkem osm SPMD opět čtyři nad a čtyři pod vyústění svodů z komunikace D1. Při deinstalaci byly nalezeny všechny exponované SPMD, byly vyjmuty a předány k provedení analýz. V laboratořích pak bylo zjištěno, že u jedné SPMD došlo k perforaci stěny membrány a úniku trioleinu. SPMD byla poškozena natolik, že nebylo možné provést analýzu. Vzorkovací zařízení byla vždy po vyzvednutí z vody uložena do přenosného mrazicího boxu, aby byly zachovány regulérní podmínky pro jejich přepravu. Obě sady SPMD byly bezprostředně po dodání do laboratoře Výzkumného ústavu vodohospodářského TGM pobočka Brno vyjmuty z držáků, očištěny a byla provedena extrakce a analýza zachycených polutantů. U druhé sady bylo při zpracování před analýzou zjištěno prakticky ve všech případech úplné zaplnění držáků sedimentem, mezi zrny písku byly zjištěny částice materiálu živičného vzhledu a konzistence. Některé SPMD byly povrchově tímto materiálem kontaminovány v podobě hnědých rozmazaných skvrn. Před analýzou byly tyto skvrny odstraněny omytím tamponem namočeným v hexanu pro residuální analýzu. Na základě těchto zjištění je nutno při interpretaci výsledků brát v úvahu jejich možné ovlivnění přítomností PAH z těchto materiálů.

85



V extraktech získaných z SPMD byl stanoven pomocí kapalinové chromatografie obsah PAH a nitro-PAH. Obsah PAH byl dále přepočten na okamžitou průměrnou koncentraci PAH ve vodě. Obsah nitro-PAH přepočten nebyl protože nejsou k dispozici hodnoty příslušných přepočítávacích koeficientů. Rozdíly obsahů PAH se zahrnutím výsledků ze zimy 2001 jsou přehledně znázorněny v následujícím grafu. Graf 1

Kladné hodnoty v grafu znamenají, že obsah PAH před vyústěním svodů z D1 do recipientu je menší než jejich obsah za vyústěním svodů. Rozdíly pro benzo(b)fluoranten, benzo(k)fluoranten, benzo(a)pyren, benzo(g,h,i)perylen a indeno(c,d)pyren ukázaly na možnost kontaminace vody v recipientu těmito látkami vlivem silničního provozu. Ke zhodnocení statistické významnosti rozdílů v obsazích jednotlivých PAH pro obě odběrová místa v jednotlivých termínech odběru byla provedena analýza rozptylu metodou ANOVA. Výsledky analýzy ukázaly statistickou nevýznamnost většiny naměřených rozdílů. Tuto skutečnost dokumentuje graf 2 jako příklad pro chrysen. Výjimkou byl indeno(c,d)pyren, kde statisticky významný rozdíl byl identifikován při odběru v zimě 2001, jak ukazuje graf 3. Jedná se o krabicové grafy [17], osa x znázorňuje obsah PAH [ng/l].

86


Graf 2


Graf 3

Aby bylo možné lépe charakterizovat kontaminaci vod vlivem silničního provozu, bylo ověřování úrovně kontaminace rozšířeno o dvě lokality, které jsou z hlediska silničního provozu extrémně zatíženy. V obou případech se jedná o retenční nádrže, které akumulují vody odcházející z komunikace. Nacházejí se na 146,7 km dálnice D5 v blízkosti hraničního přechodu Rozvadov (obr. 1) a na 103 km dálnice D5 - Heřmanova Huť (obr. 2). Obr. 1 Retenční nádrž Rozvadov

Obr. 2 Retenční nádrž Heřmanova Huť

Obě lokality byly vzorkovány podle standardního operačního postupu SOP 57 metodou SPMD pracovníky Odboru hygienických laboratoří Frýdek-Místek, Chemické laboratoře, akreditované Českým institutem pro akreditaci pod č.1393.3. Tato laboratoř provedla rovněž analýzy exponovaných SPMD, ve kterých stanovila vybrané PAH, nitro-PAH a PCB. Výsledky analýz pro jednotlivé polutanty jsou znázorněny v grafech 4 – 7.

87



Graf 4

Graf 5

Podle ČSN 75 7221 vyhovuje voda na obou lokalitách pro naměřené obsahy PAH II. třídě jakosti povrchových vod (suma PAH od 10 do 100 ng/l), tj. mírně znečištěná voda. Podle Nařízení vlády, kterým se stanoví ukazatele a hodnoty přípustného stupně znečištění vod 88



č. 82/1999 Sb., splňuje voda v obou retenčních nádržích obsahem PAH požadavky pro vodárenské toky. Graf 6

Graf 7

Podle ČSN 75 7221 naměřené obsahy PCB na obou lokalitách řadí tyto vody do V. třídy jakosti povrchových vod (suma PCB nad 30 ng/l), tj. velmi silně znečištěná voda. 89



Vzhledem k tomu, že každá z lokalit byla ovzorkována prozatím pouze jedenkrát, nelze identifikovat zdroj a důvod zjištěného znečištění, zejména pětinásobné překročení limitu na lokalitě Heřmanova Huť. Proto bude v další etapě řešení nutné provést další odběry vzorků vod a sedimentů souběžně s pasivním vzorkováním pomocí SPMD pro získání objektivního pohledu na problém zjištěného extrémního znečištění. Na odběrových lokalitách Rozvadov a Heřmanova Huť byly nitro-PAH ve všech případech pod limitem detekce analytické metody. Na lokalitě Nadějovský potok (D1) byly nalezeny 2 nitrofluoren, 1 nitropyren a 6 nitrochrysen, avšak pouze v membránách zanešených sedimenty. Z toho vyplývá, že výskyt nitro-PAH je možné očekávat spíše v sedimentech, než přímo ve vodním prostředí. Na základě uvedených výsledků proto nebude v dalším období výzkum zaměřen na sledování nitro-PAH ve vodách, ale bude rozšířen o sledování PCB.

C NÁVRHOVÁ ČÁST V roce 2002 byla pozornost zaměřena především na výpočet potenciálního ovlivnění kvality vod silniční dopravou. Po určení hodnotících parametrů byla sestavena metodika výpočtu pro hodnocení vlivu komunikací na okolní prostředí pomocí níž bylo vypočteno POKVSN. Na základě jeho vypočtených hodnot byla určena tzv. krizová místa. Hodnocen byl také příspěvek dopravy ke kontaminaci vodního prostředí pomocí metody pasivního vzorkování SPMD na lokalitách, které lze považovat za extrémně zatížené dopravou. V následujícím roce řešení bude probíhat na lokalitách vybraných z krizových míst, určených v letošním roce, ověření úrovně kontaminace vod a horninového prostředí pomocí metody pasivního vzorkování (SPMD). Na vzorkovacích místech, kde nebude možné výše uvedené metody vzorkování uplatnit bude použita metoda bodových odběrů. Analýzy budou zaměřeny zejména na stanovení PAH, PCB a NEL. Na základě zjištěných výsledků z předcházejících řešení budou vybrány vhodné modely šíření kontaminace s využitím modelů Úřadu pro ochranu ŽP USA (EPA). S jejich pomocí bude odhadnut praktický dopad kontaminace na ohrožení kvality vod v zájmovém území.

90



LITERATURA [1] ADAMEC, V., HUZLÍK, J., MAREŠOVÁ, V., SUCMANOVÁ, M., TRHLÍKOVÁ, B. Výzkum zátěže životního prostředí z dopravy. Výzkumná zpráva č.: CE 801 210 109 Brno: CDV (CZ), 2001, s. .54-80. [2] HUCKINS, J.N., MANUWEERA, G.K., PETTY, J.D., MACKAY, D., LEBO, J.A. Semipermeable Membrane Devices for Monitoring Organic Contaminants in Water. Environmental Science & Technology, 1993, Vol. 27, No.12, s. 2489-2496. [3] BOOIJ, K., SLEIDERINK, H.M., SMEDES, F. Calibrating the uptake kinetics of semipermeable membrane devices using exposure standards. Environmental Toxicology and Chemistry, 1998, Vol. 17, No. 7, s. 1236-1245. [4] LEBO, J.A., ZAJICEK, J.L., HUCKINS, J.N., PETTY, J.D., PETERMAN, P.H. Use Semipermeable Membrane for in situ Monitoring of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Aquatic environments. Chemosphere, 1992, Vol. 25, No. 5, s. 697-718. [5] BENNETT, E.R., METCALFE, T.L., METCALFE, C.D. Semi-permeable membrane devices (SPMDs) for monitoring organic contaminants in the Otonabee River, Ontario. Chemosphere, 1996, Vol. 33, No.3, s. 363-375. [6] VILLENEUVE, D.L., CRUNKILTON, R.L., DEVITA, W.M. Aryl hydrocarbon receptormediated toxic potency of dissolved lipophilic organic contaminants collected from Lincoln Creek, Milwaukee, Wisconsin, USA, to PLHC-1 (Poeciliopsis lucida) fish hepatoma cells. Environmental Toxicology and Chemistry, 1997, Vol. 16, No. 5, s. 977984. [7] KOLOK, A. S., HUCKINS, J. N., PETTY, J. D., ORIS, J. T. The Role of Water Ventilation and Sediment Ingestion in the Uptake of Benzo(a)pyrene in gizzard shad (Dorosma cepedianum). Environmental Toxicology and Chemistry, 1996, Vol. 15, No.10, s. 1752-1759. [8] VISKARI, E.,L., REKILÄ, R., ROY, S., LEHTO, O., RUSKANEN, J., KÄRENLAMPI, L. Airborne pollutants along a roadside: Assessement using snow analyses and moss bags. Environmental Pollution, 1997, Vol. 97, s. 153-160. [9] STIBOROVÁ, M. Aromatické nitrosloučeniny: Kontaminanty životního prostředí a potenciální karcinogeny pro člověka. Chemické listy, 2002, roč. 96, s. 784-791. [10] ENYA, T., SUZUKI, H., WATANABE, T., HIRAYAMA, T., HISAMATSU, Y. 3-Nitrobenzanthrone, a Powerful Bacterial Mutagen and Suspected Human Carcinogen Found in Diesel Exhaust and Airborne Particulates. Environmental Science & Technology, 1997, Vol. 31, No.s. 2772-2776. [11] BAREK, J., BENCKO, V. The contamination of the environment with vehicle exhausts. Chemické listy, 1998, roč. 92, s. 794-798. [12] HOLOUBEK, I. Polycyklické aromatické uhlovodíky (PAHs) v prostředí. Praha: ČEÚ a Odbor ekologických rizik a monitoringu MŽP ČR, 1996. s. 124 [13] ŠEBOR, G., KOZÁK, P., POSPÍŠIL, M., BLAŽEK, J. Vlastnosti automobilových benzinů a jejich vliv na životní prostředí. Cemické listy, 1995, roč. 89, s. 233-244. [14] BROŹ, J., GRABIC, R., KILIÁN, J., LOJKÁSEK, M., MARKLUND, S., OCELKA, T., PEKÁREK, V., PŘIBYL, J., TYDLITÁT, V., VÝŠKA, J. The effect of oils on PAH, PCDD, PCDF, and PCB emissions from a spark engine fueled with lesded gasoline. Chemosphere, 2000, roč. 41, s. 1905-1911. [15] MICHLÍČEK E. Hydrogeologické poměry okresu Vyškov. Výzkumná zpráva. Brno: Geotest, 1997, s. 25.

91



[16] ŠVANDA, J., HUZLÍK, J, TRHLÍKOVÁ, B. Ochrana vod před negativními vlivy železničního provozu. Výzkumná zpráva č.: S 401 330 604 Brno: CDV, 2001. s. 41 [17] MELOUN, M., MILITKÝ, J. Statistické zpracování experimentálních dat. 2. vydání, v EAST PUBLISHING 1. vydání. Praha: EAST PUBLISHING, 1998. s. 839. ISBN 80-7219-003-2.

RESUMÉ Druhá etapa řešení dílčího úkolu byla zaměřena především na stanovení metodiky a samotné výpočty POKVS včetně jeho vyjádření pomocí číselného indikátoru. Byla zhodnocena hydrogeologická situace modelového území, zpracovány mapy zranitelnosti vod silničním provozem a stanoveny parametry potřebné pro hodnocení standardních úseků komunikací. Na základě vypočteného normalizovaného POKVS byla stanovena místa s největším rizikem znečištění vod a horninového prostředí - krizová místa. S využitím SPMD byly zjištěny koncentrační poměry PAH a nitro-PAH ve vybraném vodním toku v místě křížení s dálnicí D1. Dodatečně byla také kontaminace ověřena na dalších dvou vybraných lokalitách extrémně zatížených dopravou, kde byly analýzy rozšířeny ještě o stanovení PCB. Získané dílčí výsledky budou dále plně využity v dalších etapách řešení úkolu.

KLÍČOVÁ SLOVA Znečištění vod, vodohospodářský stav, komunikace, zranitelnost vod, SPMD

RESUME The second stage of the study was focused mostly on the determination of the methodology and on the calculations of Potential Influence of Water Quality with Road Traffic (POKVS) including the expression by numeric indicator. Hydro-geological state of the model area was appreciated, maps of water vulnerability with road traffic were worked up and parameters for the evaluation of the standard road segments were determined. On the basis of the calculated standardized POKVS the places with the risk of water and rock background pollution (critical places) were specified. The concentrations of PAHs and nitro-PAHs in selected water stream on crossing with the motorway D1 were determined using SPMDs. Additionally the contamination was also checked on another two selected localities with extreme burden of traffic. The PCBs analysis was added. The results will be used in further investigation of the problem.

KEYWORDS Water pollution, water management situation, roads, water vulnerability, SPMDs.

92



POUŽITÉ ZKRATKY ADR CHOPAV D DÚ EPA HSZ Jmk JDVM JTSK nitro-PAH PAH PCB PCDD PCDF PHO POKVS POKVN R SOP SPMD SOP ŽP

Evropská dohoda o mezinárodní silniční přepravě nebezpečných věcí chráněná oblast přirozené akumulace vod dálnice dílčí úkol Environment Protection Agency (Úřad pro ochranu životního prostředí USA) Hasičský záchranný sbor Jihomoravského kraje jednotná dopravní vektorová mapa jednotná trigonometrická soustava katastrální nitrované polyaromatické uhlovodíky PolyAromatic Hydrocarbons (polyaromatické uhlovodíky) polychlorované bifenyly polychlorované dibenzodioxiny polychlorované dibenzofurany pásmo hygienické ochrany vod potenciální ovlivnění kvality vod silniční dopravou potenciální ovlivnění kvality vod silniční dopravou normalizované rychlostní komuniakce standardní operační postup SemiPermeable Membrane Device (semipermeabilní membrána) standardní operační postup životní prostředí

PŘÍLOHY Příloha 1 -

Ukázka databáze míst křížení vodních toků s vybranými komunikacemi okresu Vyškov

Příloha 2 -

Mapa hydrogeologické rajonizace okresu Vyškov

Příloha 3 -

Mapa PHO okresu Vyškov

Příloha 4 -

Mapy zranitelnosti vod vlivem silničního provozu

Příloha 5 -

Tabulka výsledných hodnot POKVSN vybraných komunikací okresu Vyškov

93



PŘÍLOHA 2

MAPA HYDROGEOLOGICKÉ RAJONIZACE

číslo hg oblasti číslo silnice silnice okresVY vodní toky vodní plochy hydrogeologické rajony

662

162 164 223

6 4 R 47

323 662

162 1 D

0 43 D1

223 50 50

164 5 4

323


PŘÍLOHA 3


MAPA PÁSEM HYGIENICKÉ OCHRANY VOD

vybrané komunikace (8) stupně PHO PHO I.st. - stav (1) PHO II.st. - stav (11) PHO IIa. - stav (12) PHO IIb.st. - stav (13) PHO IIa.st - navrh (1) PHO IIb.st. - navrh (1) PHO III.st. - stav (1) OP léč ivých vod (2) okres Vyškov (1) katastrální území (obce) (83)



PŘÍLOHA 4 - MAPY ZRANITELNOSTI VOD SILNIČNÍM PROVOZEM OKRESU VYŠKOV



PŘÍLOHA 5 - TABULKA VÝSLEDNÝCH HODNOT POKVSN VYBRANÝCH KOMUNIKACÍ OKRESU VYŠKOV Komunikace R46 50 54 54 54 54 54 54 54 54 50 50 50 D1 D1 50 50 50 50 50 50 D1 50 50 D1 50 R46 50 R46 D1 D1 D1 R46 R46

Kilometráž 0.5 16.0 5.0 8.0 4.0 4.5 6.5 7.0 7.5 8.5 12.0 13.0 7.0 214.0 226.0 18.0 11.0 8.0 29.0 6.0 21.0 216.0 9.0 5.0 223.0 25.0 5.0 15.0 7.5 217.0 228.0 223.5 0.0 7.0

POKVSN 4.887 4.545 4.402 4.402 3.989 3.989 3.989 3.989 3.989 3.989 3.797 3.797 3.718 3.428 3.319 3.304 3.285 3.229 3.176 3.143 3.113 2.951 2.919 2.826 2.826 2.764 2.734 2.560 2.517 2.468 2.420 2.413 2.408 2.377

Známka 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4



Komunikace 50 D1 D1 50 D1 D1 D1 R46 R46 50 D1 50 D1 54 50 R46 D1 50 50 D1 D1 430 54 R46 R46 D1 54 D1 R46 430 50 430 47 R46 50

Kilometráž 14.0 209.5 227.0 23.0 210.0 211.0 212.5 1.0 9.0 17.0 218.0 24.0 222.0 0.0 4.0 6.0 225.5 27.0 30.0 214.5 215.0 11.5 1.0 4.0 2.0 215.5 1.5 213.5 1.5 24.0 19.0 24.5 8.0 8.0 15.5

POKVSN 2.377 2.374 2.365 2.261 2.228 2.130 2.130 2.126 2.106 2.072 2.033 2.027 2.001 1.987 1.977 1.965 1.963 1.940 1.940 1.927 1.927 1.869 1.859 1.840 1.806 1.800 1.788 1.786 1.763 1.750 1.741 1.739 1.738 1.734 1.728

Známka 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4



Komunikace D1 D1 D1 D1 D1 D1 54 D1 50 50 50 47 430 D1 D1 D1 D1 R46 50 50 430 54 D1 D1 50 50 50 47 47 50 50 54 R46 47 54

Kilometráž 226.5 210.5 211.5 213.0 216.5 220.0 6.0 218.5 16.5 20.0 10.0 7.5 11.0 221.5 224.0 225.0 219.0 5.5 2.0 3.0 30.0 5.5 228.5 227.5 1.5 25.5 26.0 0.5 8.5 31.5 18.5 0.5 4.5 4.5 3.5

POKVSN 1.718 1.718 1.718 1.718 1.715 1.715 1.704 1.683 1.659 1.659 1.636 1.623 1.610 1.589 1.589 1.589 1.586 1.575 1.564 1.564 1.564 1.556 1.549 1.541 1.528 1.527 1.527 1.512 1.476 1.468 1.442 1.441 1.427 1.412 1.391

Známka 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3



Komunikace 50 54 54 54 50 50 50 D1 D1 D1 50 50 50 50 430 R46 D1 50 47 D1 D1 D1 50 50 50 430 R46 430 R46 50 47 D1 D1 50 50

Kilometráž 0.0 2.0 2.5 3.0 6.5 12.5 7.5 212.0 219.5 220.5 5.5 17.5 19.5 11.5 30.5 6.5 221.0 20.5 1.5 217.5 222.5 224.5 22.0 2.5 3.5 27.0 8.5 29.0 9.5 4.5 0.0 229.0 229.5 24.5 26.5

POKVSN 1.355 1.349 1.349 1.349 1.332 1.324 1.322 1.306 1.302 1.302 1.257 1.247 1.244 1.238 1.233 1.229 1.186 1.182 1.179 1.177 1.177 1.177 1.163 1.152 1.152 1.150 1.146 1.138 1.137 1.136 1.129 1.128 1.128 1.115 1.115

Známka 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2



Komunikace 50 50 50 50 50 50 47 47 430 430 50 430 R46 R46 R46 430 47 47 50 50 430 430 50 430 430 430 430 50 50 50 50 430 430 430 430

Kilometráž 27.5 28.0 28.5 29.5 30.5 31.0 3.5 1.0 23.0 15.5 1.0 32.0 2.5 3.0 3.5 22.0 2.5 5.5 13.5 21.5 21.0 19.0 0.5 25.0 16.5 17.5 22.5 23.5 9.5 10.5 8.5 13.0 27.5 28.0 28.5

POKVSN 1.115 1.115 1.115 1.115 1.115 1.115 1.110 1.099 1.079 1.068 1.034 1.034 1.015 1.015 1.015 1.009 1.000 1.000 0.984 0.956 0.953 0.945 0.943 0.914 0.906 0.906 0.879 0.821 0.812 0.812 0.797 0.792 0.738 0.738 0.738

Známka 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2



Komunikace 430 50 50 47 430 47 50 47 47 47 430 430 47 47 47 430 430 430 430 430 47 430 430 430 430 430 430 430 430 430 430 430 430

Kilometráž 29.5 14.5 22.5 2.0 31.5 9.0 32.0 6.0 6.5 7.0 26.5 23.5 3.0 4.0 5.0 31.0 19.5 20.0 20.5 21.5 9.5 18.0 25.5 26.0 16.0 17.0 18.5 14.0 14.5 15.0 13.5 12.0 12.5

POKVSN 0.736 0.725 0.714 0.710 0.704 0.693 0.687 0.665 0.658 0.658 0.656 0.645 0.632 0.587 0.587 0.554 0.541 0.541 0.541 0.541 0.533 0.505 0.502 0.502 0.494 0.494 0.494 0.410 0.410 0.410 0.388 0.380 0.380

Známka 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

DÚ 09 HLUKOVÁ ZÁTĚŽ Z DOPRAVY



DÚ 09 Hluková zátěž z dopravy Řešitel: Spoluřešitelé:

Ing. Rudolf Cholava; [email protected] Ing. Alexandr Mertl, Ing. Jarmila Tvarůžková RNDr. Miloš Liberko - ENVICONSULT Praha Ing. Libor Ládyš - EKOLA Praha Ing. Jan Hlaváček - VÚŽ Praha

A. KONSTATAČNÍ ČÁST A.1 SOUČASNÝ STAV ŘEŠENÉ PROBLEMATIKY Řešení navazuje na výsledky dosažené v roce 2001, v němž byla pozornost soustředěna na oblast legislativních podkladů, byly shromážděny a důkladně analyzovány podklady k českým a zahraničním metodikám pro stanovení hlukové zátěže z dopravy. Byla modifikována metodika pro měření hluku z železničního provozu s cílem vytvořit jednotnou metodiku umožňující, aby naměřené veličiny byly použitelné jak pro posouzení konkrétních hlukových poměrů v měřeném místě, tak jako vstupy do predikčních modelů. Rovněž bylo ověřováno přístrojové a softwarové vybavení pro použití v průběhu řešení projektu. Aktuálními zůstávají obě hlavní části v problematice hlukové zátěže ze silniční dopravy [1]. V oblasti zjišťování vlivu silniční dopravy na celkový stav akustické situace v prostředí je nutno ověřit s jakou přesností popisují metodiky vypracované v dřívějších letech současný stav. Jedním z hlavních cílů bylo řešení nejnaléhavějšího úkolu spojeného s verifikací české metodiky pro výpočet silničního hluku, kterým je ověření shody výsledků výpočtů a měření pro provoz na čtyřpruhových a vícepruhových komunikacích. Problematika zjištění důsledků hlukové zátěže ze silniční dopravy na kvalitu života obyvatelstva a kvalitu životního prostředí je na úrovni Evropské unie teprve na začátku svého řešení. V České republice (ČR) v oblasti zdravotních důsledků působení hluku na člověka předložil Šišma [2] výsledky práce, které zohledňují vztah hluku a výskytu civilizačních nemocí vyvolaných hlukem. Jedná se o pokračování kontinuální řady prezentovaných informací o monitorování zdraví a životního prostředí v rámci Systému monitorování zdravotního stavu obyvatelstva ve vztahu k životnímu prostředí. Odhad zdravotního rizika hluku vychází ze vztahu mezi hlukovou zátěží a zdravotními ukazateli exponované populace. Byl sledován zejména výskyt civilizačních chorob, poruch spánku a duševní pohody (obtěžování hlukem resp. informace o výskytu neurotických příznaků obyvatel jako ukazatelů zdravotního stavu). Informace o zdravotním stavu respondentů byly dávány do korelace ke zjištěným hladinám hlučnosti v příslušných lokalitách. Opakovaně zjištěný vztah mezi hlučností a výskytem civilizačních chorob byl i v tomto monitorovacím období, tj. za rok 2000/2001, použit pro odhad relativního rizika poškození zdraví hlukem z venkovního prostředí (risk assessment), působeným téměř v 90 % dopravou. Z hlediska časových trendů hlučnosti v jednotlivých lokalitách obecně dochází ke zvýšení hlučnosti, zejména se zvyšující se zátěží z dopravy. Z pravidelného měření hlučnosti ve městech je patrné ze srovnání výsledků s požadavky Nařízení vlády ČR 502/2000 Sb. [4], že většina lokalit neodpovídala hygienickým limitům hluku v obytných oblastech. Byly potvrzeny 94



nepříznivé účinky hluku na zdraví, zejména ve vztahu k „civilizačním chorobám“. Lze tedy vyvodit, že problém hluku v životním prostředí v ČR zůstává stále aktuální. V oblasti legislativy lze současný stav shrnout následovně: -

Zahraniční legislativa V členských zemích Evropské unie nenastaly oproti roku 2001 žádné změny, pokud se týká kvantifikace hluku ze silniční dopravy. Do doby přijetí jednotných evropských výpočtových postupů hodlají členské státy EU používat i nadále své dosavadní metody. Přijetí jednotných výpočtových metod pro oblast strategického hlukového mapování lze očekávat v horizontu 3 až 5 let (ústní sdělení – RNDr. M. Liberko).

-

Legislativa Evropské unie Dne 25. června 2002 byla Evropským parlamentem a Radou Evropy přijata směrnice 2002/49/EC „Hodnocení a management environmentálního hluku“ [6]. Obsah této směrnice se oproti návrhu nezměnil, změnily se však, resp. nově se stanovily termíny pro její transpozici a implementaci. Členské státy mají jeden rok na její transpozici; do 30. 6. 2007 zajistí členské státy zpracování hlukových map pro města s populací nad 250 tis. obyvatel a dále pro významné silnice (více než 6 miliónů vozidel ročně), železnice (více než 60 000 vlaků ročně) a letiště (více než 50 000 letů ročně). Do 30. 6. 2012 by měly být hlukové mapy zpracovány také pro ostatní aglomerace a hlavní silnice a železnice. Dokument dále požaduje, aby členské státy během 6 - 11 let (podle velikosti aglomerace a významnosti silnic, železnic a letišť) od nabytí účinnosti směrnice vypracovaly akční plány k řízení a snižování vlivů hluku.

-

Legislativa v České republice Nadále zůstává národní výpočtovou metodou pro výpočet hluku ze silniční dopravy „Novela metodiky výpočtu hluku ze silniční dopravy“ [8].

A.2 CÍLE ŘEŠENÍ DÚ -

aktualizace a zpřesnění metodických postupů pro stanovení hluku z dopravy ve vazbě na nové poznatky a skutečnosti, návrh metodického pokynu pro stanovení hlukové zátěže z dopravy na celostátní úrovni, stanovení hlukové zátěže obyvatel ČR z dopravy na celostátní úrovni.


porovnání a verifikace hodnot zdrojových funkcí pro silniční dopravu, ověřování metodiky výpočtu hluku ze silniční dopravy pro čtyřpruhové a vícepruhové komunikace, vypracování prvního návrhu metodiky zjišťování počtu osob zasažených hlukem silniční dopravy na území České republiky.

95



B. ANALYTICKÁ ČÁST B.1 POROVNÁNÍ

A VERIFIKACE HODNOT ZDROJOVÝCH FUNKCÍ PRO SILNIČNÍ

DOPRAVU

V rámci řešení DÚ 09 roce 2001 byla analyzována francouzská norma NMPB/ XP S 31-133 [9]. Podle ní byly v roce 2002 vypočteny hodnoty zdrojových funkcí pro silniční dopravu a porovnány s hodnotami dle české výpočtové metodiky. Ekvivalence hodnot zdrojových funkcí totiž zakládá možnost shody imisních hodnot LAeq, naopak neekvivalence hodnot zdrojových funkcí možnost shody imisních hodnot systémově apriorně vylučuje. Francouzská metodika je doporučenou metodikou pro výpočet hluku ze silniční dopravy v případě, že členské státy EU nemají národní metodiky nebo mají v úmyslu přejít na metodiky jiné [6]. Výpočty zdrojových funkcí podle „Guide du bruit“ [10] Metody pro výpočet zdrojových funkcí se liší pro případ intravilánu a extravilánu (v případě intravilánu jde o výpočty pro tzv. situaci „U“, v případě extravilánu jde o výpočet ve volném akustickém poli). Výpočty zdrojových funkcí se vždy vztahují k denní době (08 – 20 h). V případě, že se počítá pro situaci „U“, receptor je vždy umístěn ve vzdálenosti 2 m před fasádou a od výsledku se odečtou 3 dB. Zdrojová funkce pro extravilán se počítá ze vztahu LAeq = 20 + 10 log( QVL + EQPL) + 20 log v – 12 log ( d + lc/3) + 10 log θ/180 kde QVL, resp. QPL Q = I/17 E

je počet osobních, resp. nákladních vozidel za 1 hodinu, kde I je počet všech vozidel za 24 h, je faktor akustické ekvivalence mezi osobními a nákladními vozidly, závisející na funkční úrovni komunikace a stoupání komunikace; hodnoty faktoru E jsou uvedeny v následující tabulce.

Tabulka 1. Faktory akustické ekvivalence r≤2%

r=3%

r=4%

r=5%

r=6%

Dálnice

E=4

E=5

E=5

E=6

E=6

Rychlostní komunikace

E=7

E=9

R = 10

E = 11

E = 12

Městská komunikace

E = 10

E = 13

E = 16

E = 18

E = 20

Typ komunikace

v d lc

θ

je rychlost v km/h ( pro v ≤ 60 se použije 60 km/h), je vzdálenost od obrubníku v metrech, je šířka komunikace v metrech, je úhel, pod nímž je viděn z místa příjmu konečný úsek komunikace.

Zdrojová funkce pro intravilán se počítá ze vztahu LAeq = 55 + 10 log( QVL + EQPL) - 10 log l + kh + kv + kr + kc 96



kde E kh kh = 0 kh = - 2 (h – 4)/l kv

kr

kc

je faktor akustické ekvivalence mezi osobními a nákladními vozidly, který je roven hodnotě 10, je korekce pro výšku h bodu příjmu nad silnicí, a to pro h ≤ 4 m, pro h více než 4 m, je korekce pro rychlost; pro případ že v ≤ 60 se v bere rovno 60 km/h; v případě, že v je vyšší než 60 km/h, přičítá se korekce 1 dB na každých 10 km rychlosti, je korekce na stoupání komunikace; platí kr = 0 pro stoupání ≤ 2 % nebo pro jednosměrnou klesající komunikaci; pro stoupání větší než 2 % je až do hodnoty 6 % hodnota korekce obsažena ve faktoru ekvivalence E (E je postupně 13, 16, 18, 20), je korekce na křižovatky, uplatní se do vzdálenosti 200 m od křižovatky.

Nezávislé porovnání výsledků výpočtů hodnot LAeq podle francouzské a české výpočtové metodiky bylo poprvé předloženo v roce 1988 Langovou [11]. Výsledky jejích výpočtů pro modelové zadání (intenzita 1000 vozidel/hod, podíl nákladních vozidel 10 %, úrovňová nekonečná komunikace šířky 10 m v přímé rovině, s asfaltobetonovým krytem, nulovým stoupáním nivelety) jsou pro bod příjmu ve vzdálenosti 12,5 m od osy komunikace a výšce 3 m nad terénem tyto: Hodnota LAeq dle francouzské výpočtové metodiky: Hodnota LAeq dle české výpočtové metodiky

:

73 dB (pro extravilán) 74 dB (pro intravilán) 72 dB

Uvedené rozdíly v hodnotách LAeq lze v akustické praxi pokládat za akceptovatelné. Z uvedených hodnot tak vyplývá konstatování, že před masivním počátkem obnovy vozidlového parku v České republice byly hodnoty zdrojových funkcí vypočítané francouzskou a českou výpočtovou metodikou prakticky obdobné. Nynější stav v hodnotách zdrojových funkcí je však již jiný. Zásadním důvodem pro tento kvalitativní výrok je změna české metodiky výpočtu hluku silniční dopravy v roce 1994 (v metodice se již počítá s obnovou vozidlového parku), zatímco postup výpočtu hodnot zdrojových funkcí se ve francouzské výpočtové metodice v roce 2002 oproti roku 1980 vůbec nezměnil. Následující kvantifikace uvedené skutečnosti (rozdíly v hodnotách zdrojových funkcí podle české a francouzské výpočtové metodiky) je doložením předchozího kvalitativního výroku a je doložena výsledky výpočtů zdrojových funkcí pro volné akustické pole, uvedenými v tabulce 3. Výsledky výpočtů všech hodnot LAeq se vztahují k definovaným modelovým situacím, a to pro rychlosti jízdy vozidel 50 km/h (provoz v intravilánu), 90 km/h (provoz v extravilánu na silnicích I., II. a III. třídy) a 130 km/h (provoz na dálnicích a rychlostních komunikacích). Tyto modelové situace jsou označeny čísly I – IX, jejich popis je uveden v tabulce 2. Beze ztráty informační validity výsledků je pro výpočty hodnot zdrojových funkcí podle české výpočtové metodiky vždy brána hodnota koeficientu F3 = 1. (Francouzská výpočtová metodika druh krytu vozovky nerozlišuje).

97



Tabulka 2. Parametry modelových situací Modelová situace

I.

II.

III.

IV.

V.

VI.

VII.

VIII.

IX.

Intenzita dopravy [voz/h]

1000

1000

1000

1000

1000

1000

1000

1000

1000

Podíl nákladní dopravy

0%

25 %

50 %

0%

25 %

50 %

0%

25 %

50 %

Kryt

AB

AB

AB

AB

AB

AB

AB

AB

AB

Sklon nivelety s [%]

0%

0%

0%

0%

0%

0%

0%

0%

0%

Rychlost v [km/h]

50

50

50

90

90

90

130

130

130

Poznámka: - AB… asfaltobetonový kryt - další společné výpočtové předpoklady: úrovňová nekonečná dvoupruhová komunikace v přímé rovině, bod příjmu ve vzdálenosti 7,5 m od osy nejbližšího jízdního pruhu a ve výšce 3 m nad terénem

Tabulka 3. Hodnoty zdrojových funkcí podle české a francouzské výpočtové metodiky Modelová situace

LAeq [dB] dle české metodiky

LAeq [dB] dle francouzské metodiky

Rozdíl v dB

I

63,3

71,5

8,2

II

69,2

76,7

7,5

III

71,6

78,9

7,3

IV

66,3

73,4

7,1

V

69,8

78,6

8,8

VI

71,7

80,7

9,0

VII

68,8

75,9

7,1

VIII

71,2

81,1

9,9

IX

72,7

83,3

10,6

Analýza výsledků Prvním a zásadním důvodem, který se podílí na rozdílech hodnot LAeq zdrojových funkcí podle české a francouzské výpočtové metodiky je skutečnost, že zatímco v české výpočtové metodice se explicitně zohledňuje obměna vozidlového parku ( a z toho vyplývající nižší hodnoty emisní hlučnosti vozidel), ve francouzské výpočtové metodice tomu tak není. Ta i v roce 2002 počítá s emisními hodnotami hlučnosti vozidel z roku 1980 (metodika CETUR je z roku 1980). V případě osobních vozidel je pokles emisních hodnot jejich hlučnosti mezi rokem 1988 a rokem 2002 podle české výpočtové metodiky roven alespoň 5,4 dB (limit 80 dB pro osobní vozidla platil dle předpisu EHK 51 až od roku 1988, což znamená, že v roce 1980 mohla jezdit osobní vozidla i s vyššími limitními hodnotami hluku). Dále, pro maximálně povolenou rychlost jízdy 50 km/h se v české výpočtové metodice počítá s výpočtovou rychlostí 45 km/h, ve francouzské výpočtové metodice se pro každou z rychlostí jízdy nižších než 60 km/h dosadí do výpočtového vztahu hodnota 60 km/h. Tento

98



druhý požadavek ve francouzské výpočtové metodice znamená oproti české výpočtové metodice další rozdíl v hodnotách LAeq, jehož číselná velikost je 1,5 dB. A konečně, není známo (a z výpočtového vztahu to nelze zjistit) , jaká je ve francouzské výpočtové metodice referenční hodnota pro vyzařování hluku vznikajícího na styku „kolo – vozovka“. V české výpočtové metodice se rozpětí pro hodnoty koeficientu F3 pohybuje pro ABK a CBK kryty mezi 1,0 až 1,5. V decibelové oblasti znamená zmíněná variace mezi ABK a CBK kryty v české výpočtové metodice rozdíl v hodnotách LAeq až 1,8 dB. Všechny uvedené faktory mají v české výpočtové metodice aditivní charakter. Jejich sečtením dostaneme proto i hodnoty, které vyplývají z české výpočtové metodiky, pokud bychom touto metodikou počítali LAeq pro stejné výpočtové vstupy, jaké jsou ještě v roce 2002 používané ve francouzské výpočtové metodice. Takto získané výsledky výpočtů hodnot zdrojových funkcí pro výpočtový model I jsou následující: Hodnota LAeq dle francouzské výpočtové metodiky: Korigovaná hodnota LAeq dle české výpočtové metodiky:

71,5 dB 70,2 – 72,0 dB

Připomínáme a zdůrazňujeme, že rozpětí korigovaných hodnot LAeq 70,2 – 72,0 dB je dáno tím, že není zřejmé, s jakým krytem vozovky pracuje francouzská výpočtová metodika. Analýza výsledků výpočtů hodnot zdrojových funkcí provedená obdobným způsobem pro výpočtové modely II – IX ukázala, že při respektování neurčitosti v zadání krytu vozovky ve francouzské výpočtové metodice se korigované hodnoty zdrojových funkcí počítané českou výpočtovou metodikou lišily od hodnot zdrojových funkcí počítaných metodikou CETUR nejvýše o (-1,4; + 0,9) dB. Stejně, jako tomu bylo v případě srovnávacích výpočtů provedených Langovou [11], lze pak konstatovat, že uvedené rozdíly v hodnotách LAeq jsou v akustické praxi plně akceptovatelné. Závěr Výsledky výpočtů ukázaly, že pro stejné výpočtové vstupy dávají česká i francouzská výpočtová metodika prakticky obdobné výsledky. To svědčí o tom, že principy, na nichž byly obě výpočtové metodiky vybudovány, byly fyzikálně stejné, i když jejich matematické modelování je různé. Pro praxi akustických výpočtů v České republice v roce 2002 však nelze používat iniciální výpočty hodnot zdrojových funkcí dle metodiky CETUR [10] z roku 1980. Ty se od reality v České republice v roce 2002 liší naprosto neakceptovatelným způsobem. Verifikace hodnot zdrojových funkcí pro silniční dopravu měřením Z výsledků porovnávacích měření dopravního hluku v roce 2002 [12] a následného výpočtu hodnot zdrojových funkcí pro in situ zjištěné dopravně-inženýrské parametry 25 souborů vstupních dat (měření se zúčastnilo 25 akreditovaných laboratoří) byly pro volné akustické pole u dvoupruhových komunikací českou výpočtovou metodikou (novela metodických pokynů z roku 1996) zjištěné tyto hodnoty zdrojových funkcí :

99



Tabulka 4. Porovnání hodnot zdrojových funkcí naměřených a vypočtených Měření

LAeq [dB] naměřená

LAeq [dB] vypočtená

A (13 laboratoří)

73,3

74,0

B (12 laboratoří)

73,0

73,7

Jak je z výše uvedených hodnot LAeq zřejmé, v obou porovnávaných případech (zdůrazňujeme, že jde o nezávislá měření) jsou vypočtené hodnoty LAeq vyšší než hodnoty LAeq získané měřením. Počítané hodnoty LAeq jsou tak vzhledem ke konvenčně správným hodnotám LAeq na straně bezpečnosti. Současně to však znamená, že uvedeným nezávislým ověřením výpočtů hodnot zdrojových funkcí byly průkazně prokázané i kvality české výpočtové metodiky při zjišťování emisních hodnot provozu na automobilových komunikacích.

B.2 OVĚŘOVÁNÍ METODIKY VÝPOČTU HLUKU ČTYŘPRUHOVÉ A VÍCEPRUHOVÉ KOMUNIKACE

ZE SILNIČNÍ DOPRAVY PRO

V oblasti verifikace stávající platné české metodiky pro výpočet hluku ze silniční dopravy [8] je současným nejnaléhavějším úkolem ověření shody výsledků výpočtů a měření ekvivalentní hladiny akustického tlaku LAeq pro provoz na čtyřpruhových a vícepruhových komunikacích. Zvolenou metodou pro verifikaci byla měření hodnot LAeq in situ v referenční vzdálenosti 7,5 m od osy nejbližšího jízdního pruhu na čtyřpruhových a vícepruhových komunikacích, při souběžném zjišťování příčného rozdělení intenzity, skladby a rychlosti dopravního proudu v jednotlivých dopravních pruzích. Pro výše uvedená měření byly proto vytypovány dva charakteristické profily. První z profilů je na dálnici D1 na km 195,5 [13]. Tento profil je charakteristický především tím, že dálnice v daném úseku je vedena v blízkosti velké sídelní aglomerace – Brna a tvoří tak obchvatovou a částečně i městskou komunikaci. Daný úsek dálnice má úzkou vazbu na městské komunikace a lokální doprava zde tvoří nezanedbatelnou úroveň. Měřený profil byl situován mezi dvě významné tranzitní křižovatky hlavních komunikací, jimiž jsou Exit 194 (km 194,2) – komunikace I/52 do Vídně a EXIT 196 (km 196,5) – komunikace D2 do Bratislavy. Těmto dopravním vazbám také odpovídají intenzity dopravy a podíly nákladní dopravy v dopravním proudu. Komunikace v daném profilu je čtyřpruhová, směrově dělená komunikace v kategorii dálnice. Druhým sledovaným profilem byl profil na dálnici D5 (přibližně km 12) mezi Exitem 10 - Loděnice a Exitem 14 - Beroun sever. Jde rovněž o čtyřpruhovou, směrově dělenou komunikaci, ve stoupání, v kategorii dálnice. Avšak na rozdíl od profilu u Brna jde o volný úsek dálnice bez žádných zásadních vazeb na významné sídelní aglomerace v blízkém okolí a tedy s převládajícím podílem především tranzitní dopravy [14]. Pro doplnění dat bylo použito i archivních údajů z měření [15] na vícepruhové komunikaci – dálnici D1 v km 5,5 - Průhonice. V tomto úseku jde o šestipruhovou komunikaci se stoupáním, směrově dělenou, v kategorii dálnice. Charakter dopravy z hlediska umístění lze popsat tak, že v denním období je významný jak lokální, tak i tranzitní podíl dopravy, avšak v nočním období převládá již spíše tranzitní podíl dopravy. 100



Postup Postup při verifikaci je podrobně vyložen pro případ měřicího stanoviště na dálnici D1 na km 195,5 u Brna, eventuální relevantní odlišnosti na ostatních stanovištích jsou zdůrazněny. Pro vybranou lokalitu byly při stanovování přesné polohy měřicího stanoviště ve směru osy komunikace, tj. km 195,5, zohledněny vedle primárních akustických požadavků (volné akustické pole, nulový podélný sklon komunikace) i vhodné podmínky pro měření dopravních údajů. V kolmém směru k ose komunikace byla vzdálenost měřicího stanoviště 7,5 m od osy nejbližšího jízdního pruhu, strana komunikace ve směru do Vyškova (z hlediska dopravních i akustických měření rovnocenná se stranou komunikace ve směru do Prahy) byla zvolena z důvodu lepší přístupnosti a možnosti zajistit zde zázemí pro pracovníky při dlouhotrvajících měřeních (obr. 1 a 2). Obr. 1. Poloha měřícího stanoviště na km 195,5 D1

- měřící místo Obr. 2. Profil komunikace na km 195,5 D1 - rozměry, číselné označení jízdních pruhů

Poznámka: 1, 2, 3, 4 … označení jízdních pruhů

101



Tabulka 5. Parametry komunikace Šířka [m]

Kategorie Dálnice a rychlostní komunikace

b [m]

a

v1

v2

c

d

e

b1, b2

26,5

3,75

0,25

0,50

2,50

4,00

0,50

11,75

Další parametry posuzované komunikace: - podélný sklon nivelety posuzovaného úseku komunikace: 1,3 % (stoupání - směr Praha), - druh krytu povrchu vozovky: kryt z asfaltového betonu hrubozrnného (ABH) do 16 mm s použitím modifikovaného asfaltu, označení „Ad“ [8], - počet jízdních pruhů: 4 - pruh č. 1 - vnější (pravý) jízdní pruh ve směru do Vyškova, - pruh č. 2 - vnitřní (levý) jízdní pruh ve směru do Vyškova, - pruh č. 3 - vnější (pravý) jízdní pruh ve směru do Prahy, - pruh č. 4 - vnitřní (levý) jízdní pruh ve směru do Prahy, - stav vozovky: suchá. Měřicí mikrofon byl umístěn ve výšce 3 m nad úrovní komunikace a směrován tak, aby osa nejvyšší citlivosti mikrofonu byla kolmá na podélnou osu komunikace a rovnoběžná s povrchem terénu, tj. rovina membrány mikrofonu byla rovnoběžná s dráhou vozidel pohybujících se po komunikaci. Pro zabezpečení výše uvedené polohy při současné vzdálenosti 7,5 m od osy nejbližšího jízdního pruhu byl mikrofon ustaven na nosné konstrukci (obr. 3 a 4). Obr. 3. Měřicí stanoviště na 195,5 km D1 - pohled ve směru do Vyškova

102



Obr. 4. Měřicí stanoviště na 195,5 km D1 - pohled ve směru do Prahy

Za účelem zjištění standardní akustické situace nebyla měření prováděna ve dni před dnem pracovního volna resp. klidu a ve dni po dni pracovního volna resp. klidu, dny pro měření tedy byly voleny pouze z úterý, střed a čtvrtků s přihlédnutím k aktuálnímu počasí a organizačním podmínkám. Měření byla realizována v následujících délkách: -

24-hodinové nepřetržité měření – bylo základní zvolenou délkou, pro statistickou průkaznost bylo měření realizováno 3x. V případě předčasného ukončení měření z důvodu zhoršení klimatických resp. meteorologických podmínek (zejména déšť) byly zbývající hodiny 24-hodinového celku doměřeny v příslušných odpovídajících hodinách v náhradním termínu.

-

1-hodinové nepřetržité měření – při tomto měření byla zajištěna nadstandardní maximální přesnost a rozsah měření dopravních údajů (viz dále), pro statistickou průkaznost bylo měření rovněž realizováno 3x.

Souhrnný harmonogram měření realizovaných v roce 2002 je v tabulce 6.

103



Tabulka 6. Harmonogram měření v r. 2002 2002

** 14.11.

2002

** 13.11.

2002

** 06.11.

2002

** 05.11.

2002

** 22.10.

2002

** 18.10.

2002

** 17.10.

2002

** 09.10.

2002

** 08.10.

2002

* 03.10.

2002

interval měření

Datum * 02.10.

Časový

0:00 - 1:00 1:00 - 2:00 2:00 - 3:00 3:00 - 4:00 4:00 - 5:00 5:00 - 6:00 6:00 - 7:00 7:00 - 8:00 8:00 - 9:00 9:00 - 10:00 10:00 - 11:00 11:00 - 12:00 12:00 - 13:00 13:00 - 14:00 14:00 - 15:00 15:00 - 16:00 16:00 - 17:00 17:00 - 18:00 18:00 - 19:00 19:00 - 20:00 20:00 - 21:00 21:00 - 22:00 22:00 - 23:00 23:00 - 24:00

* **

akustická měření měření dopravních dat měření dopravních dat (data o k aždém vozidle) měřící místo km 12 D5 (úsek Lod ěnice - Beroun) měřící místo km 195,5 D1 (u Brna)

Přístroje použité pro měření a jejich specifikace 1. 2. 3. 4. -

-

zvukový analyzátor Norsonic typ N 110 v.č. 24734 mikrofonní kalibrátor Norsonic typ N 1251 v.č. 26607 mikrofon Norsonic typ N 1220 v.č. 26498 pomocná výbava: anemometr Airflow typ WP4ask termohygrobarometr Airflow typ C4130 kryt mikrofonu proti větru Norsonic prodlužovací mikrofonní kabel Norsonic typ N 1440 o délce 10 m externí zdroj 12 V/11 Ah stativ Norsonic

Zvukový analyzátor byl vždy před a po měření překontrolován pomocí mikrofonního kalibrátoru dle postupu uváděného výrobcem.

104



Byly zjišťovány následující údaje: -

Akustické údaje

U obou typů měření byla hluková data vyhodnocována v dílčích 15-minutových intervalech. Základním údajem je ekvivalentní hladina akustického tlaku A LAeq (dB), dále byly stanoveny procentní hladiny akustického tlaku L0,1, L1, L5, L10, L50, L90, L95 a L99. -

Topografické údaje

Údaje tj. popis měřícího místa včetně náležité fotodokumentace, poloha mikrofonu a popis komunikace (rozměry, sklony, parametry povrchu vozovky) byly určeny v nadstandardním rozsahu potřebném pro následné výpočtové modelování. -

Dopravní údaje

Pro současné splnění požadavků na přesnost měření dopravních údajů a vysokou efektivnost byly sběr a vyhodnocení dopravních dat provedeny ve spolupráci s pracovníky Ředitelství silnic a dálnic (ŘSD) a sekce bezpečnosti silničního provozu z CDV, kteří disponují příslušným speciálním přístrojovým a softwarovým vybavením. Na stanovišti km 195,5 dálnice D1 u Brna je trvale instalovaný automatický sčítač dopravy anglické firmy Golden River (Marksman) se systémem smyčkové detekce, kdy přístroj je napojen na stálé indukční smyčky zabudované ve vozovce. Aplikovaná verze automatického sčítače tj. vozidlový 8-smyčkový klasifikátor Marksman 661 je modelem z řady ITS systémů fy Golden River a je používán v systémech pro sběr regionálních a celostátních dopravních dat. Může být konfigurován pro téměř jakoukoliv aplikaci vyžadující smyčkovou detekci, typicky je používán pro monitorování 4 jízdních pruhů postihující oba směry dálnice nebo jeden směr u vícepruhových dálnic. Základ systému tvoří osm detektorů, M661 může zaznamenávat v každém jízdním pruhu počet vozidel, rychlosti a délky vozidel a vzdálenosti mezi nimi. M661 může shromažďovat data v reálném čase a zaznamenávat údaje o každém vozidle nebo zpracovat soubory v minutových intervalech pro přenos komunikačními systémy. Data z měření byla přenášena do PC, vyhodnocení dat bylo s ohledem na požadované výstupy pro hlukové výpočty modifikováno oproti obvyklé verzi používané ŘSD a rovněž upraveno odlišně pro 24-hodinová měření (poskytnuty dílčí souhrnné údaje pro 15-minutové vyhodnocovací intervaly) a 1-hodinová měření (poskytnuty údaje o každém vozidle projíždějícím daným profilem komunikace v průběhu měření). 24-hodinová měření Z výstupů poskytnutých ŘSD byly pro následné výpočty hladin akustického tlaku LAeq a příslušné analýzy extrahovány pro každý jízdní pruh dálnice tyto údaje pro dílčí 15-minutové intervaly (ukázka v tabulce 7): -

počty vozidel ve čtyřech skupinách – osobní vozidla, nákladní vozidla (sólo), autobusy, nákladní soupravy rozložení rychlostí dopravního proudu – uvedením počtu vozidel ve 14-ti rychlostních pásmech.

105



70-80

80-90

90-100

100-110

110-120

120-130

130-140

140-160

160-180

180-

13:45 14:00

60-70

13:30 13:45

LN1 LN2 LN3 LN4

56-60

13:15 13:30

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

Kategorie rychlosti v (km/h) 30-50

13:00 13:15

Kategorie vozidel 0-30

Čas měř ení

Jízdní pruh

Tabulka 7. Dopravní údaje

139 146 161 169 158 157 171 170 164 169 176 181 158 172 146 159

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0

4 0 0 0 21 0 15 0 17 0 13 0 6 0 13 0

38 2 0 1 39 1 75 2 46 0 64 6 37 1 64 0

99 2 0 9 87 4 90 23 95 5 79 29 82 7 79 16

32 16 0 12 44 13 39 23 43 10 34 15 43 9 34 29

27 27 0 47 27 32 42 71 37 27 28 49 40 13 28 32

32 55 0 64 30 55 32 58 22 61 17 76 23 83 17 51

14 29 0 27 11 42 4 18 7 40 5 30 10 51 5 33

5 0 27 10 0 0 13 6 2 2 23 10 2 0 1 8 2 1 30 11 2 0 12 7 5 0 21 5 2 0 14 9

0 0 0 1 0 2 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0

0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0

53 15 48 10 45 20 55 29 66 13 85 29 48 13 51 20

3 2 5 0 5 1 5 0 3 2 4 1 4 2 5 0

56 5 51 2 55 3 68 5 38 1 49 13 38 3 41 5

Poznámk a: 1 - vn ější (pravý) jízdní pruh ve směru do Vyšk ova 2 - vnit řní (levý) jízdní pruh ve směru do Vyšk ova 3 - vn ější (pravý) jízdní pruh ve směru do Prahy 4 - vnit řní (levý) jízdní pruh ve směru do Prahy

Zdroj: ŘSD

Ozna čení k ategorie vozidel: LN1 - osobní automobily LN2 - nák ladní automobily (sólo) LN3 - autobusy LN4 - jízdní soupravy

Dopravní data byla následně přepočtena s ohledem na požadovaný formát vstupních dat pro výpočet dle metodiky pro výpočet hluku ze silniční dopravy, tedy pro každý jízdní pruh dálnice byl stanoven pro dílčí 15-minutové intervaly (ukázka v tabulce 8): -

počet osobních vozidel, počet nákladních vozidel, průměrná rychlost v jízdním pruhu (km/h).

106



Tabulka 8. Dopravní údaje – upravený formát

Časový interval 13:00 13:15 13:15 13:30 13:30 13:45 13:45 14:00

Jízdní pruh 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

Počet vozidel (voz/15 min) osobní nákladní 139 112 146 22 161 104 169 12 158 105 157 24 171 128 170 34 164 107 169 16 176 138 181 43 158 90 172 18 146 97 159 25

Průměrná rychlost (km/h) 94 118 92 114 92 118 90 108 90 119 88 110 94 118 88 113

Poznámky: 1 - vn ější (pravý) jízdní pruh ve směru do Vyškova 2 - vnitřní (levý) jízdní pruh ve směru do Vyšk ova 3 - vn ější (pravý) jízdní pruh ve směru do Prahy 4 - vnitřní (levý) jízdní pruh ve směru do Prahy

1-hodinová měření Měřicí vybavení bylo rozšířeno o speciální měřicí vozidlo CDV, které pracovníci sekce bezpečnosti silničního provozu užívají pro měření stavebně technických a dopravních charakteristik. Vozidlo mimo jiné rovněž umožňuje měření rychlosti a počtu projíždějících vozidel bezkontaktním měřením vzdálenosti infračervenými čidly a snímání situace v profilu komunikace v průběhu měření videokamerou. Z výstupních údajů o každém vozidle projíždějícím daným profilem komunikace v průběhu měření, které byly zjištěny pracovníky ŘSD a CDV, byla vytvořena jednotná databáze. Ta poskytuje data pro porovnávací výpočty hluku a související analýzy, pro které je významným podkladem i pořízený videozáznam. Na ostatních měřicích stanovištích byla doprava sčítána ručně. -

Klimatické údaje

V době měření byla monitorována a zaznamenávána data o teplotě vzduchu, rychlosti a směru větru, barometrickém tlaku, relativní vlhkosti a počasí. Průběžně bylo vyhodnocováno, zda směrodatná data leží v mezích požadovaných pro regulérní podmínky měření dopravního hluku.

107



Výsledky Výsledky měření a následných výpočtů pro dopravní podmínky zjištěné v průběhu měření jsou v souhrnné podobě uvedeny v tabulkách 9 až 12. Kompletní soubory naměřených akustických a dopravně-inženýrských parametrů jsou uloženy v archivu řešitelů. Tabulka 9. Intenzity dopravy a jejich příčné rozdělení na čtyřpruhové komunikaci Počet projíždějících vozidel ve směru a jízdním pruhu Směr Vyškov

Interval

Osobní

Celkové intenzity

Směr Praha

Nákladní

Osobní

Nákladní

Vnější Vnitřní Vnější Vnitřní Vnější Vnitřní Vnější Vnitřní

Osobní

Nákladní

D1 – km 195,5 (Brno); 8.-9.10.2002 Den

9242

9995

5611

1069

11319

12339

5763

1461

42895

13904

Noc

781

397

1201

65

1365

646

1240

168

3189

2684

7 011

1 333

7 202

1 828

46 283

16 787

24 hodin

10 222 10 591

12 883 13 184

D1 – km 195,5 (Brno); 17.-18.10.2002 Den

9277

10592

5858

1416

9209

11208

5416

1482

40286

14172

Noc

985

702

1338

138

973

505

1397

128

3165

3001

7 395

1 753

7 012

1 809

43 650

17 372

24 hodin

10 461 11 493

10 381 11 912

D1 – km 195,5 (Brno); 5.- 6.11.2002 Den

8294

8846

5382

1105

7029

11432

5120

1580

35601

13187

Noc

685

335

1227

87

657

625

1183

171

2302

2668

24 hodin

9 178

9 380

6 808

1 391

7 885

12 256

6 502

1 950

38 102

16 054

D5 – km 12 (úsek Loděnice – Beroun); 2.– 3.10. 2002 Směr Beroun

Směr Praha

Den

5878

4306

3150

105

6062

4265

2199

105

20511

5559

Noc

863

258

583

9

910

231

496

8

2262

1096

24 hodin

6741

4564

3733

114

6972

4496

2695

113

22 773

6 655

Tabulka 10. Intenzity dopravy a jejich příčné rozdělení na šestipruhové komunikaci D1 – km 5,5 (Průhonice); duben 2000 Směr Brno Interval

Osobní

Směr Praha Nákladní

Osobní

Celková intenzita Nákladní

Vnitřní Střední Vnější Vnitřní Střední Vnější Vnitřní Střední Vnější Vnitřní Střední Vnější

Osobní Nákladní

Den

6802

11627

6734

10

433

3053

6886 11628

5648

5

519

3404

49325

7425

Noc

134

756

411

0

45

741

160

367

0

84

730

2601

1600

10

478

3 794

603

4 134

51 926

9 025

24 hod

6 936 12 383 7 145

773

7 046 12 401 6 015

5

108



Tabulka 11. Porovnání naměřených a vypočtených hodnot Přepočtená hladina akustického tlaku A [dB]

Měřený profil komunikace

Laeq MDen

LaeqVDen

LaeqMNoc

LaeqVNoc

D5 – km 12 (úsek Loděnice – Beroun); 2.-3.10.2002

76,9

75,0

72,5

70,7

D1 – km 5,5 (Průhonice); duben 2000

77,2

76,8

71,4

70,7

Poznámka: LAeq M DEN [dB] LAeq V DEN [dB] LAeq M NOC [dB] LAeq V NOC [dB]

naměřená ekvivalentní hladina akustického tlaku A v denním období vypočtená ekvivalentní hladina akustického tlaku A v denním období naměřená ekvivalentní hladina akustického tlaku A v nočním období vypočtená ekvivalentní hladina akustického tlaku A v nočním období

Tabulka 11 obsahuje porovnání výsledků naměřených a vypočtených hodnot LAeq v uvedených lokalitách, pro stanoviště na km 195,5 D1 pokračují analýzy naměřených dat a vypracování interpretace dosažených výsledků. Výpočet ekvivalentních hladin akustického tlaku LAeq byl proveden programem HLUK+, který je programovou reprezentací „Novely metodiky pro výpočet hluku ze silniční dopravy“ [8]. Ve výpočtovém modelu tvořil každý jízdní pruh samostatnou komunikaci, počty vozidel a rychlosti odpovídaly podkladům z dopravního průzkumu pro příslušné dílčí časové intervaly. Další nezbytné vstupní údaje do výpočtu, tj. podélný sklon vozovky, druh krytu vozovky atd., korespondovaly s reálnými podmínkami jednotlivých měřicích míst. Tabulka 12. Průměrné jízdní rychlosti v jednotlivých jízdních pruzích Průměrná rychlost [km/h] Směr Vyškov

Jízdní pruh Den

Směr Praha Noc

Den

Noc

D1 – km 195,5 (Brno); 8.-9.10.2002 Vnější

91,8

94,3

90,7

94,4

Vnitřní

120,1

128,1

112,1

115,3

D1 – km 195,5 (Brno); 17.-18.10.2002 Vnější

88,2

90,8

88,1

90,8

Vnitřní

114,2

118,4

108,5

113,4

D1 – km 195,5 (Brno); 5.- 6.11.2002 Vnější

90,9

92,1

91,0

92,2

Vnitřní

119,0

123,3

110,3

113,5

D5 – km 12 (úsek Loděnice – Beroun); 2.–3.10.2002 Směr Beroun

Směr Praha

Vnější

97,6

100,2

97,9

101,3

Vnitřní

131,7

130,4

137,9

136,6

109



Průměrná rychlost [km/h] Směr Brno

Jízdní pruh Den

Směr Praha Noc

Den

Noc

D1 – km 5,5 (Průhonice); duben 2000 Vnější

92

96

94

97

Střední

117

121

120

122

Vnitřní

132

131

135

132

Analýza výsledků Ze zjištěných dat je patrné, že na prověřovaných profilech komunikací se výrazně projevuje vysoký podíl nákladní dopravy a to jak v denním, tak především v nočním období. Tabulka 13. Podíly nákladní dopravy v celkovém dopravním proudu Měřený profil komunikace

Podíl nákladní dopravy [%] Den

Noc

D1 – km 195,5 (Brno); 8.-9.10.2002

24

46

D1 – km 195,5 (Brno); 17.-18.10.2002

26

49

D1 – km 195,5 (Brno); 5.-6.11.2002

27

53

D5 – km 12 (úsek Loděnice – Beroun); 2.-3.10.2002

21

32


13

38

V tabulce 13 je patrný významný podíl nákladní dopravy na celkové dopravě na komunikaci. V závislosti na sčítacím profilu se v denním období pohybuje podíl nákladní dopravy mezi 13-27 %. V nočním období je tento podíl výrazně vyšší a pohybuje se mezi 38 – 53 %. Příčné rozdělení dopravního proudu je značně závislé na celkové intenzitě doprav a podílu nákladní dopravy v jednotlivých jízdních pruzích. Podíl nákladních vozidel v jednotlivých pruzích je určující pro průměrnou rychlost dopravního proudu a také ovlivňuje i příčné rozdělení dopravy. Zastoupení jednotlivých kategorií vozidel v jízdních pruzích je uvedeno v tabulkách 14 a 15.

110



Tabulka 14. Procentní podíly jednotlivých kategorií vozidel v jízdních pruzích na čtyřpruhové komunikaci Podíly vozidel v jednotlivých směrech a jízdních pruzích [%] Směr Vyškov Osobní

Období

Vnější


Vnitřní

Vnější

Osobní

Vnitřní

Vnější

Nákladní

Vnitřní

Vnější

Vnitřní

D1 – km 195,5 (Brno); 8.-9.10.2002 Den

22

24

40

8

26

27

41

11

Noc

25

12

45

2

43

20

46

7

D1 – km 195,5 (Brno); 17.-18.10.2002 Den

23

26

41

10

23

28

38

11

Noc

31

22

45

4

31

16

47

4

D1 – km 195,5 (Brno); 5.- 6.11.2002 Den

23

25

41

8

20

32

39

12

Noc

30

17

47

33

28

27

44

6

D5 – km 12 (úsek Loděnice – Beroun); 2.–3.10.2002 Směr Beroun

Směr Praha

Den

29

20

56

2

30

21

40

2

Noc

38

12

53

1

40

10

45

1

Tabulka 15. Procentní podíly jednotlivých kategorií vozidel v jízdních pruzích na šestipruhové komunikaci D1 – km 5,5( Průhonice); duben 2000 Podíly vozidel v jednotlivých směrech a jízdních pruzích [%] Směr Brno

Období Osobní Vnitřní Střední


Vnější

Vnitřní Střední

Osobní Vnější

Vnitřní Střední

Nákladní Vnější

Vnitřní Střední

Vnější

Den

13

24

13

0

6

41

14

24

12

0

7

46

Noc

5

29

16

0

3

46

6

30

14

0

5

46

Osobní vozidla jsou v denním období rozdělena do obou jízdních pruhů (vnitřní, vnější) rovnoměrně. Podíl nákladní dopravy se ve vnitřním dopravním pruhu pohybuje řádově pouze do 10 % v obou směrech. V nočním období se již toto rozdělení mění a to především u osobní dopravy. Ve vnějším pruhu se intenzity osobní dopravy pohybují kolem 30 % a ve vnitřním kolem 15-20 % v každém směru. Tabelární vyjádření doplňují přílohy 1 až 5, které zobrazují pro vybrané měřicí místo a den časové průběhy k výše uvedeným skutečnostem. U šestipruhové komunikace je pak příčné rozdělení především u nákladní dopravy obdobné jako u čtyřpruhové komunikace. U šestipruhové komunikace je však vyšší průměrná rychlost především ve vnitřním pruhu, protože tento pruh již není ovlivňován nákladní dopravou a projevuje se větší diference rychlostí v jednotlivých pruzích. Rychlost vozidel, resp. průměrná rychlost dopravního proudu 111



je daná podílem nákladní dopravy v jednotlivých pruzích. To je patrné z výsledků průměrných rychlostí v jednotlivých pruzích v měřených profilech, viz tabulka 12. V následující tabulce je pro přehled uvedena celková průměrná rychlost na jednotlivých typech vícepruhových komunikací. Rozložení rychlostí dopravního proudu je pro vybrané měřicí místo, den a interval ilustrováno přílohou 6. Tabulka 16. Celková průměrná rychlost na čtyřpruhové a šestipruhové komunikaci Měřený profil komunikace

Průměrná rychlost [km/h] Den

Noc

D1 – km 195,5 (Brno); 8.-9.10.2002

103,7

108,1

D1 – km 195,5 (Brno), 17.-18.10.2002

99,7

103,4

D1 – km 195,5 (Brno); 5.-6.11.2002

102,8

105,2

D5 - km 12 (úsek Loděnice – Beroun); 2.–3.10.2002

116,3

117,1


115,0

116,5

Z tohoto přehledu je patrné, že průměrné rychlosti na vícepruhových komunikacích dálničního typu používané pro výpočty hluku v žádném případě nedosáhly maximální povolené rychlosti na dálnicích, tj. 130 km/h. Z hlediska výpočtu je nutné sledovat i trend podílu noční dopravy na celkové dopravě během 24 hodin. Tento podíl výrazně kolísá v závislosti na sledovaném profilu a pohybuje se od 6,9 do 11,4 %. Příloha 7 poskytuje představu o časovém průběhu LAeq ve vazbě na intenzitu dopravy, příloha 8 pak obsahuje souhrn časových průběhů LAeq za všechny dny měření na stanovišti v km 195,5 u Brna. Závěr Výše uvedené poznatky jsou velmi významné z hlediska ovlivnění výpočtu denních a nočních emisních hodnot hluku na vícepruhových komunikacích a lze je shrnout na základě těchto měření do následujících bodů. -

Z hlediska případné úpravy stávající výpočtové metodiky bude nutné ve výpočtech respektovat zákonitosti provozu na vícepruhových komunikacích. Významným zdrojem hluku je nákladní doprava. Komunikace musí být modelována po jednotlivých jízdních pruzích. Bude-li výpočet prováděn pro blízké okolí, bude vždy nutné stanovit podíly vozidel v jednotlivých jízdních pruzích, tzn. musí být zadáno příčné rozdělení dopravy. Ve výpočtovém modelu bude nutné respektovat skutečné rychlosti v jízdních pruzích. Pro přesnější výpočet je vhodné respektovat rychlosti jízdy nejen pro jednotlivé jízdní pruhy, ale i pro jednotlivé kategorie vozidel.

112


B.3 NÁVRH METODIKY ZJIŠŤOVÁNÍ POČTU SILNIČNÍ DOPRAVY NA ÚZEMÍ ČESKÉ REPUBLIKY


OSOB ZASAŽENÝCH HLUKEM

V návrhu jsou zohledněny následující skutečnosti: -

dosavadní zkušenosti s hlukovými mapami v ČR,

-

existující legislativa Evropské unie,

-

zrušení okresů a vznik obcí s přenesenou působností ode dne 1. 1. 2003,

-

systémová neexistence databází potřebných pro výpočty LAeq ze silniční dopravy na území celé České republiky.

Popis návrhu metodiky zjišťování počtu osob zasažených hlukem silniční dopravy na území České republiky 1.

Metodika se vztahuje na extravilánové a intravilánové úseky dálniční a silniční sítě v ČR.

2.

Vztahuje se pouze na okolí komunikací dálniční a silniční sítě ČR, které je vymezené první frontou zástavby u těchto komunikací; nejvýše uvažovaná vzdálenost takto charakterizované zástavby od komunikací je 120 metrů.

3.

Výsledky zjištěné touto metodikou se vztahují k denní době 06 – 22 h.

4.

Metodou clusterové analýzy se z 205 obcí s přenesenou působností zjistí 9 reprezentantů (9 modelových území), pro něž budou na základě měření a výpočtů zjištěny dále uvedeným postupem počty osob zasažených hlukem silniční dopravy.

5.

Zásadními charakteristikami, které jsou dominantními při clusterové analýze pro výběr modelových území jsou: a) Lokalizace obce v krajinném typu (rovina, podhůří, hory), b) Velikost obce (do 1000 obyvatel, 1000 až 5000 obyvatel, 5000 až 10000 obyvatel).

6.

Všechny úseky silniční sítě se na území každého z reprezentantů (každého z modelových území) desagregují na homogenní úseky. Základními parametry pro homogenizaci úseků jsou stejné dopravně-inženýrské a urbanistické podmínky (jde o stejný postup, jaký se uplatňuje při výběru homogenních úseků pro hlukové mapy na základě měření).

7.

Hodnoty LAeq se zjišťují měřením.

8.

Parametrizace hodnot LAeq se vztahuje k referenční vzdálenosti.

9.

Naměřené hodnoty LAeq se použijí jako hodnoty zdrojové funkce pro obecnou komunikaci.

10. Zasažení první řady objektů u komunikací hlukem se zjišťuje dle platné metodiky výpočtu hluku ze silniční dopravy [8]. 11. Primárním zdrojem pro zjištění počtu obyvatel zasažených hlukem jsou volební seznamy, sekundárním zdrojem jsou výsledky celostátního sčítání obyvatelstva. 12. Výsledky zjištěné pro reprezentanty obcí se extrapolují pro celé území České republiky. 13. Počty osob zasažených hlukem v sídlech nad 10000 obyvatel se zjišťují metodikou Ministerstva životního prostředí [20]. 14. Výsledky zjištěné dle bodu 13 se přiřadí k výsledkům dle bodu 12.

113



15. Výsledky dle bodu 14 jsou první aproximací počtu osob zasažených hlukem ze silniční dopravy. 16. Přesnější aproximace bude možno získat: a) zvýšením počtu reprezentantů (počtu modelových území), b) přechodem na výpočtové zjišťování počtů osob zasažených hlukem ze silniční dopravy v modelových územích, c) vypracováním systému zajišťování vstupů, potřebných pro kompletní výpočtové postupy realizované pro celé území České republiky.

C. NÁVRHOVÁ ČÁST Na základě části věnované současnému stavu řešené problematiky a navazující analytické části lze konstatovat: -

Směrnice Evropské unie „Posuzování a management environmentálního hluku“ umožňuje pro strategické hlukové mapování používání národních výpočtových metod do doby, než bude přijata jednotná výpočtová metodika Evropské unie. Taková výpočtová metodika bude přijata v průběhu 5 let.

-

Česká republika má ověřenou národní výpočtovou metodiku.

-

Novelizace nyní používané metodiky výpočtu hluku ze silniční dopravy je žádoucí především pro čtyřpruhové a vícepruhové komunikace. K tomu je potřeba rozšířit soubor experimentálních dat o složení a rychlostech dopravních proudů na těchto typech komunikací.

Vzhledem k uvedenému se řešení dílčího úkolu v další fázi zaměří na: -

rozšíření rozsahu experimentálních údajů o příčném rozdělení dopravy a jízdních rychlostech vozidel na čtyřpruhových a šestipruhových dálnicích,

-

zjištění časového rozdělení dopravy v průběhu 24 hodin (alespoň typologického) na komunikacích různé funkční úrovně,

-

objasnění vztahu mezi indikátory LDVN, LNOC a deskriptorem LDEN, pokud budou k disposici údaje z předchozího bodu, na modelovém příkladě vybraného sídla,

-

vypracování typologie reprezentantů (modelových území) pro celý soubor obcí s přenesenou působností,

-

ověření průchodnosti navržené metodiky zjišťování počtu osob zasažených hlukem silniční dopravy na území ČR na jednom vybraném modelovém území ve studii proveditelnosti.

114



LITERATURA [1]

ADAMEC, V. a kol. Výzkum zátěže životního prostředí z dopravy. Výroční zpráva za rok 2001. Brno: CDV, 2002, 185s.

[2]

Systém monitorování zdravotního stavu obyvatelstva České republiky ve vztahu k životnímu prostředí. Souhrnná zpráva za rok 2001. Praha: SZÚ, 2002.

[3]

ŠIŠMA, P. Health Significance of Data on Annoyance by Ambient Noise. Internoise Nice, 2000.

[4]

502/2000: 2000. Nařízení vlády o ochraně zdraví před nepříznivými účinky hluku a vibrací. Praha, 2000.

[5]

KRAGH, J. The 2001 International Congress and Exhibition on Noise Control Engineering The Hague, The Netherlands, August 27-30 2001.

[6]

2002/49/EC: 2002. Směrnice Evropského parlamentu a Rady Evropy ze dne 25. Června 2002 Hodnocení a management environmentálního hluku (anglicky). Brusel: Official Journal of the European Communities, 2002.

[7]

258/2000: 2000. Zákon o ochraně veřejného zdraví a změně některých souvisejících zákonů. Praha, 2000.

[8]

KOZÁK, J., LIBERKO, M. Novela metodiky pro výpočet hluku ze silniční dopravy, Příloha zpravodaje Ministerstva životního prostředí, 1996, č.3, s. 1-15.

[9]

NMPB XP S 31-133 Arréte du 5 mai 1995 relatif au bruit des infrastructures routiéres, Journal officiel du 10 mai 1995, Article 6.

[10] Guide du Bruit des Transports Terrestres: 1980. Prevision des niveaux sonores. CETUR, 1980. [11] LANG, J. Assesment of noise impact on the urban environment. Copenhagen: WHO, 1988. [12] Zpráva z mezilaboratorní porovnávací zkoušky E1/DH-2002. Praha: EKOLA 3.2.2003. [13] Dálnice D1, úsek 195,5 km - Brno: 2002. Měření hluku a dopravně inženýrský průzkum. Brno: CDV, 2002. Prvodoklady. [14] Dálnice D5, úsek Loděnice – Beroun: 2002. Měření hluku a dopravně inženýrský průzkum. Praha: EKOLA, 2002. Prvodoklady. [15] Dálnice D1, km 5,185 - 6,200 - Průhonice. Ochrana lokality Na sídlišti a přilehlé zástavby v ulici Třešňová před nadměrným hlukem z dálnice D1. Praha: EKOLA, 2000. Prvodoklady. [16] Sound Analyser SA 110 Reference Manual. (English). Norsonic, Tranby (Norsko): Norsonic, 1992. [17] SMETANA, C. et al. Hluk a vibrace, měření a hodnocení. Sdělovací technika. Praha: MTT 1998. 188 s. ISBN 80-901936-2-5. [18] Dálnice D1, úsek 195,5 km - Brno: 2002. Dopravně inženýrský průzkum. Brno: ŘSD, 2002. Prvodoklady. 115



[19] KOZÁK, J., LIBERKO, M. Možnost zavedení indikátorů OECD na úseku hluku v oblasti působnosti MŽP ČR – dílčí zpráva k úkolu MŽP ČR 607/340/95 – ČEÚ, Praha 1995. [20] LIBERKO, M. Vypracování technických podmínek pro splnění úkolu z usnesení vlády ČR č. 323 ze dne 14. Dubna 1999 ke zpracování hlukových map pro všechna sídla nad 50 000 obyvatel a jejich novelizace po 5 letech. Praha: ENVICONSULT, 2000.

SOUHRN Byly porovnány hodnoty zdrojových funkcí pro silniční dopravu počítané podle francouzské a české výpočtové metodiky a výpočet hodnot zdrojových funkcí dle české metodiky byl verifikován měřením. Byla ověřována shoda měření a výpočtů dle české metodiky pro výpočet hluku ze silniční dopravy pro provoz na čtyřpruhových a vícepruhových komunikacích. Byla navržena metodika zjiš'tování počtu osob zasažených hlukem silniční dopravy na území České republiky.

KLÍČOVÁ SLOVA hluk, doprava, legislativa, analýza, metodika, měření, výpočet

SUMMARY Values of source functions for road traffic calculated according to the French and Czech calculation method were compared and the calculation of values of source functions according to the Czech method was verified by the measurement. The agreement of measurements and calculations according to the Czech calculation method of road traffic noise was verified in the field of four-lane and multi-lane highways. The method for determination of the number of people in the Czech Republic exposed to excessive road traffic noise was proposed.

KEY WORDS noise, traffic, legislation, analysis, methodology, measurement, calculation

POUŽITÉ ZKRATKY ABH ABK CBK CETUR dB EU LAeq [dB] Ldvn [dB] Lnoc [dB] LN1

kryt z asfaltového betonu hrubozrnného asfaltobetonový kryt vozovky cementobetonový kryt vozovky Centre technique des transports urbains decibel Evropská unie ekvivalentní hladina akustického tlaku hladina “den-večer-noc” hladina “noc” kategorie osobních vozidel 116


LN2 LN3 LN4 M661 MŽP ČR NMPB SW ŽP


kategorie nákladních vozidel (sólo) kategorie autobusů kategorie nákladních souprav vozidlový 8-smyčkový klasifikátor Marksman ministerstvo životního prostředí České republiky francouzská národní výpočtová metoda software životní prostředí

PŘÍLOHY Příloha 1 - Časový průběh intenzit dopravy - vnitřní (levé) jízdní pruhy Příloha 2 - Časový průběh intenzity dopravy - osobní a nákladní Příloha 3 - Procentní podíl všech kategorií nákladních vozidel a autobusů v dopravním proudu Příloha 4 - Časový průběh intenzity dopravy - kategorie vozidel Příloha 5 - Časový průběh intenzity dopravy - souhrn Příloha 6 - Rozložení rychlostí dopravního proudu Příloha 7 - Časový průběh ekvivalentní hladiny akustického tlaku LAeq a intenzity dopravy Příloha 8 - Časový průběh ekvivalentní hladiny akustického tlaku LAeq - souhrn

117

8. - 9. 10. 2002; km 195,5 D1

Časový průběh intenzit dopravy - vnitřní (levé) jízdní pruhy 12:00 - 12:15

11:00 - 11:15

10:00 - 10:15

9:00 - 9:15

8:00 - 8:15

7:00 - 7:15

6:00 - 6:15

5:00 - 5:15

4:00 - 4:15

3:00 - 3:15

350

2:00 - 2:15

1:00 - 1:15

0:00 - 0:15

23:00 - 23:15

22:00 - 22:15

21:00 - 21:15

20:00 - 20:15

19:00 - 19:15

18:00 - 18:15

17:00 - 17:15

16:00 - 16:15

15:00 - 15:15

14:00 - 14:15

13:00 - 13:15

Intenzita dopravy (voz/15 min)

Centrum dopravního výzkumu Výzkum zátěže životního prostředí z dopravy

PŘÍLOHA 1

400

jízdní pruh č.2 - směr Vyškov

jízdní pruh č.4 - směr Praha

300

250

200

150

100

50

0

Čas t (h)

Časový průběh intenzity dopravy - osobní a nákladní 8.- 9.10. 2002; km 195,5 D1

Čas t (h)

12:45 - 13:00

11:45 - 12:00

10:45 - 11:00

9:45 - 10:00

250

8:45 - 9:00

7:45 - 8:00

6:45 - 7:00

5:45 - 6:00

4:45 - 5:00

3:45 - 4:00

2:45 - 3:00

1:45 - 2:00

0:45 - 1:00

23:45 - 0:00

22:45 - 23:00

21:45 - 22:00

20:45 - 21:00

19:45 - 20:00

18:45 - 19:00

17:45 - 18:00

16:45 - 17:00

15:45 - 16:00

14:45 - 15:00

13:45 - 14:00

13:00



PŘÍLOHA 2 300

NA - jízdní pruh č.1

NA - jízdní pruh č.2

OA - jízdní pruh č.1

OA - jízdní pruh č.2

200

150

100

50

0

12:00 - 12:15

10:00 - 10:15 11:00 - 11:15

Procentní podíl všech kategorií nákladních vozidel a autobusů v dopravním proudu 8. - 9.10. 2002; km 195,5 D1 9:00 - 9:15

8:00 - 8:15

7:00 - 7:15

6:00 - 6:15

5:00 - 5:15

4:00 - 4:15

3:00 - 3:15

2:00 - 2:15

1:00 - 1:15

0:00 - 0:15

23:00 - 23:15

22:00 - 22:15

21:00 - 21:15

20:00 - 20:15

19:00 - 19:15

18:00 - 18:15

17:00 - 17:15

16:00 - 16:15

0,80

15:00 - 15:15

14:00 - 14:15

ů

13:00 - 13:15

Podíl NA a autobus v dopravním proudu (%)


PŘÍLOHA 3

0,90

vnější (pravý) jízdní pruh - směr Vyškov

vnitřní (levý) jízdní pruh - směr Vyškov

0,70

0,60

0,50

0,40

0,30

0,20

0,10

0,00

Čas t (h)

Časový průběh intenzity dopravy - kategorie vozidel 8. - 9.10. 2002; km 195,5 D1 12:00 - 12:15

11:00 - 11:15

10:00 - 10:15

9:00 - 9:15

8:00 - 8:15

7:00 - 7:15

6:00 - 6:15

5:00 - 5:15

1000

4:00 - 4:15

1200

3:00 - 3:15

2:00 - 2:15

1:00 - 1:15

0:00 - 0:15

23:00 - 23:15

22:00 - 22:15

21:00 - 21:15

20:00 - 20:15

19:00 - 19:15

18:00 - 18:15

17:00 - 17:15

16:00 - 16:15

15:00 - 15:15

14:00 - 14:15

13:00 - 13:15

Intenzita dopravy (voz/ 15 min)


PŘÍLOHA 4 1400

Celkový počet vozidel

Kategorie vozidel LN1




800

600

400

200

0

Čas t (h)

km 195,5 D1

Časový průběh intenzity dopravy - souhrn 23:00 - 23:15

1000

22:00 - 22:15

1200

21:00 - 21:15

20:00 - 20:15

19:00 - 19:15

18:00 - 18:15

17:00 - 17:15

16:00 - 16:15

15:00 - 15:15

14:00 - 14:15

13:00 - 13:15

12:00 - 12:15

11:00 - 11:15

10:00 - 10:15

9:00 - 9:15

8:00 - 8:15

7:00 - 7:15

6:00 - 6:15

5:00 - 5:15

4:00 - 4:15

3:00 - 3:15

2:00 - 2:15

1:00 - 1:15

0:00 - 0:15

Intenzita vozidel (voz./15 min)


PŘÍLOHA 5

8.-9.10. 2002

17.-18.10. 2002

22.-23.10. 2002

5.-6.11. 2002

13.-14.11. 2002

800

600

400

200

0

Čas t (h)



PŘÍLOHA 6 100

vnější (pravý) jízdní pruh - směr Vyškov vnitřní (levý) jízdní pruh - směr Vyškov vnější (pravý) jízdní pruh - směr Praha

80

vnitřní (levý) jízdní pruh - směr Praha

70 60 50 40 30 20 10

Rychlost vozidel v (km/h)

Rozložení rychlostí dopravního proudu 8. 10. 2002; interval 13:15-13:30 h; km 195,5 D1

180-

160-180

140-160

130-140

120-130

110-120

100-110

90-100

80-90

70-80

60-70

56-60

30-50

0 0-30


90

Časový průběh ekvivalentní hladiny akustického tlaku LAeq a intenzity dopravy 8.- 9.10. 2002; km 195,5 D1 9:00 - 9:15

8:00 - 8:15

7:00 - 7:15

6:00 - 6:15

5:00 - 5:15

4:00 - 4:15

3:00 - 3:15

2:00 - 2:15

1:00 - 1:15

0:00 - 0:15

23:00 - 23:15

22:00 - 22:15

21:00 - 21:15

20:00 - 20:15

19:00 - 19:15

18:00 - 18:15

17:00 - 17:15

16:00 - 16:15

15:00 - 15:15

14:00 - 14:15

13:00 - 13:15

Intenzita dopravy (voz/15 min) 1400

1200 LAeq, dB 84,0

1000 82,0

80,0

800 78,0

600 76,0

400 74,0

200 72,0

0 70,0

Čas t (h)

Ekvivalentní hladina akustického tlaku LAeq (dB)


PŘÍLOHA 7 86,0

Intenzita dopravy (celková)

km 195,5 D1

Č asový průběh ekvivalentní hladiny akustického tlaku LAeq - souhrn 23:00 - 23:15

22:00 - 22:15

75,0

21:00 - 21:15

76,0

20:00 - 20:15

77,0

19:00 - 19:15

18:00 - 18:15

17:00 - 17:15

16:00 - 16:15

15:00 - 15:15

14:00 - 14:15

13:00 - 13:15

12:00 - 12:15

11:00 - 11:15

10:00 - 10:15

9:00 - 9:15

8:00 - 8:15

7:00 - 7:15

6:00 - 6:15

5:00 - 5:15

4:00 - 4:15

3:00 - 3:15

2:00 - 2:15

1:00 - 1:15

0:00 - 0:15

Ekvivalentní hladina akustického tlaku LAeq (dB)


PŘÍLOHA 8 84,0

83,0

82,0

81,0

80,0

79,0

78,0

8.-9.10. 2002

17.-18.10. 2002

22.-23.10. 2002

5.-6.11. 2002

13.-14.11. 2002

74,0

Čas t (h)

DÚ 10 VYUŽITÍ

ALTERNATIVNÍCH PALIV A DALŠÍCH ALTERNATIVNÍCH ZDROJŮ ENERGIE V DOPRAVĚ, JEJICH VLIV NA ZÁTĚŽ ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ A ENERGETICKÁ NÁROČNOST DOPRAVNÍCH SYSTÉMŮ



DÚ 10 Využití alternativních paliv a dalších alternativních zdrojů energie v dopravě, jejich vliv na zátěž životního prostředí a energetická náročnost dopravních systémů. Řešitel: Spoluřešitelé:

Ing. Alexandr Mertl; [email protected] Ing. Rudolf Cholava, Mgr. Jiří Dufek

A. KONSTATAČNÍ ČÁST A.1 SOUČASNÝ STAV ŘEŠENÉ PROBLEMATIKY První rok řešení dílčího úkolu byl zaměřen především na získání a zpracování základních údajů o nejvyužívanějších typech alternativních paliv. Pro zpracování databáze alternativních paliv byla využita řada informačních zdrojů, které byly uvedeny v textu zprávy a souhrnně v přehledu zdrojů, odkazů a literatury. Řešení bylo zaměřeno na základní a v současné době aktuální druhy paliv: stlačený zemní plyn (CNG), zkapalněný zemní plyn (LNG), zkapalněný rafinérský plyn (LPG), vícekomponentní směsná nafta. Každému druhu paliva byla věnována samostatná kapitola, která obsahovala jeho popis, vlastnosti, technické a ekonomické aspekty využívání, příklad praktického využívání v provozu a praktické zkušenosti z provozu u dopravců v regionech ČR. Současně byla založena databáze pro možné srovnání alternativních paliv s klasickými palivy nejen z hlediska jejich vlastností, ale i z hlediska jejich vlivu na životní prostředí. Byl zpracován přehled předpisů a norem platných v roce 2001, které se na oblast využívání alternativních paliv vztahují. Jako nezbytnému článku v celém systému byla věnována pozornost rovněž infrastruktuře potřebné pro využívání alternativních paliv, počínaje výrobcem přes distribuci a konče sítí plnících a čerpacích stanic.

Základní aspekty používání alternativních paliv Dopravní prostředky v současné době využívají pro svůj pohon paliva prakticky výhradně fosilního původu. Spotřeba energie v dopravě se blíží 40 % celkové spotřeby energie ve světě. Stále silněji se projevuje vliv trvale rostoucí produkce skleníkových plynů na klimatické podmínky planety a potvrzuje se vyčerpatelnost fosilních zdrojů energie. Přechod sektoru dopravy na trvale udržitelný způsob provozu je proto zásadní podmínkou jeho dalšího rozvoje. Globální změny klimatu stejně jako zajištění energetických zdrojů pro příští generace se stávají vážným politickým tématem ve všech vyspělých státech. Tyto skutečnosti je nutno si uvědomit s plnou zodpovědností nejen za budoucnost vlastní země, ale i za budoucnost celé planety. Provoz motorových vozidel se zásadním způsobem podílí na znečišťování životního prostředí. Negativní důsledky jsou nejvýznamnější v urbanizovaných územích, kde představují vážná zdravotní rizika pro obyvatele. Významného snížení této zátěže lze 118



dosáhnout konverzí naftových motorů u městských autobusů, obslužných a zásobovacích vozidel, na pohon v současnosti dostupnými druhy alternativních paliv. Alternativní paliva pro pohon motorových vozidel by měla v budoucnu nahradit dnes používaný benzin a motorovou naftu. Zavádění alternativních paliv v dopravě je tedy jednou z možných cest ke snižování znečištění ovzduší způsobeného provozem dopravních prostředků. V důsledku jednoduššího chemického složení a struktury uhlovodíků vzniká spalováním CNG nebo LPG oproti naftě o 15 – 30 % méně CO2. Plyn jako palivo motorů silničních vozidel může také značně zmírnit produkci pevných částic, oxidů dusíku, benzenu, některých vyšších uhlovodíků, a oxidu uhličitého. Předpokladem k dosažení takového snížení je však správné řešení a technická úroveň spalovacího motoru. Ve srovnání s naftovými motorem dosahují spalovací motory na alternativní paliva nižších hodnot emisí hygienicky nejzávažnějších škodlivin, zejména pevných částic (PM), polycyklických aromatických uhlovodíků (PAH) včetně polycyklických aromatických uhlovodíků karcinogenních (PAHkarc.). Měření znečištění ovzduší polycyklickými aromatickými uhlovodíky v blízkosti autobusů poháněných motory naftovými a na zemní plyn prováděná Hygienickou stanicí Karviná zjistila o 25 – 75 % nižší znečištění motory na zemní plyn. Výsledky jiných měření (KSD/VŠCHT, 1997), uvádí řádově stokrát nižší podíl PAH v celkově emitovaných uhlovodících u motorů na CNG. Výrazné snížení koncentrace pevných částic ve spalinách je mimořádně příznivým efektem z toho důvodu, že částice na sebe váží vysoce škodlivé PAH a PAHkarc. Nižší jsou i emise NOx, CH a CO. Na druhé straně spalování zemního plynu vede k vyšším koncentracím metanu ve spalinách. To je možno řešit odpovídajícími konstrukčními opatřeními na motoru a použitím oxidačního katalyzátoru ve výfukovém systému vozidla. Emitované nespálené uhlovodíky z plynového zážehového motoru jsou z hygienického hlediska méně závažné než emise vyšších uhlovodíků naftového motoru. Celkové hodnocení provedených emisních měření a výzkum složení výfukových plynů ze spalovacích motorů poukazuje na ekologické výhody využívání alternativních paliv. Jejich používání je výhodné jak z hlediska požadavků dnešní legislativy, tak z pohledu znečišťování ovzduší a rizika znečištění ostatních složek prostředí. Nižší emise NOx a hlavně nízké emise pevných částic jsou účinným opatřením k potlačení vzniku smogových situací. V případě NOx potom i ke snížení acidifikace životního prostředí. Výsledky měření emisí a provozní zkušenosti s bionaftou II.generace jasně napovídají, že jde o palivo, které alespoň částečně pomůže snížit množství emisí při provozu vznětových motorů. Využití bionafty jako alternativního paliva je dále vhodné v ekologicky citlivých oblastech a u stavebních strojů, kde případný únik paliva může ohrozit zasažené ekosystémy. Nevýhodou tohoto druhu bionafty je vysoký podíl fosilní složky. Naopak její výhodou je použitelnost ve vznětových motorech bez potřeby zásadnější změny v konstrukci. Z výsledků všech měření emisí u plynových motorů vyplývá, že plyn jako palivo pro spalovací motory je palivem plně ekologickým. Je možno konstatovat, že úprava spalovacích motorů na LPG v kombinaci s oxidačním katalyzátorem, a na CNG, má jednoznačně kladný efekt na množství emitovaných oxidů dusíku, oxidu uhelnatého, částic, aldehydů a polyaromatických uhlovodíků. Z paliv, které jsou v současnosti v České republice nejsnáze dostupné, se více prosazuje LPG, neboť přestavba motoru na jeho spalování je jednodušší než pro CNG. LPG je navíc dostupnějším palivem, neboť infrastruktura plnících stanic je již dostatečně hustá. Výstavba infrastruktury potřebné pro LPG je levnější a jednodušší než pro CNG. Jako palivo 119



pro motory je ale jednoznačně kvalitnější CNG, a to hlavně díky vysoké antidetonační odolnosti, která umožňuje oproti LPG vyšší kompresní poměr, a tím zvýšit i účinnost motoru. Zemní plyn lze označit za perspektivní palivo, jehož vlastnosti a dostupnost budou doceněny v blízké budoucnosti.

A.2 CÍLE ŘEŠENÍ DÚ Cílem řešení dílčího úkolu (DÚ) je zhodnocení přínosů a rizik využívání různých typů alternativních zdrojů energie pro dopravní systémy, ekonomika provozu, analýza jejich energetické náročnosti a zátěže životní prostředí a jejich využití v podmínkách dopravního trhu ČR..

A.3 PLÁN ŘEŠENÍ NA ROK 2002 Cílem letošní etapy řešení bylo doplňování, zpřesňování a aktualizace dostupných informací a údajů o vlastnostech a využívání alternativních paliv, prohlubování informační databáze a transfer nových poznatků do řešení úkolu. Hlavní oblasti lze shrnout do následujících bodů: •

Studium a sběr údajů o perspektivních typech paliv, jejichž rozšíření je v budoucnu žádoucí a očekávané: ethanol, vodík, palivové články a solární energie

•

Shrnutí vývojových trendů v oblasti alternativních paliv a zdrojů energie

•

Sběr nových praktických zkušeností s používanými alternativními palivy

•

-

vícekomponentní směsná nafta (bionafta)

-

stlačený zemních plyn (CNG)

-

zkapalněný rafinérský plyn (LPG)

Doplňování údajů o vlastnostech a charakteristikách alternativních paliv -

technická specifikace a vlastnosti, produkce emisí.

B ANALYTICKÁ ČÁST V Evropě má téměř čtvrtinu emisí CO2 na svědomí automobilová doprava, v celosvětovém měřítku je to asi 17 %. Právě snížení emisí oxidu uhličitého je hlavní prioritou všech výrobců automobilů. Nedá se přitom očekávat, že by se zastavil růst počtu motorových vozidel. Zatímco v roce 1900 jezdilo po světe 8000 automobilů, v současné době je to mezi 600 až 800 miliony a předpokládá se, že do roku 2050 může tento počet narůst až na 2 miliardy. Hlavními cestami, jak snížit zatížení životního prostředí emisemi CO2 jsou: •

zvýšení účinnosti spalovacích motorů a tím snížení jejich spotřeby;

•

diverzifikace zdrojů energie (elektřina, zemní plyn, bioplyn, vodík, a pod.);

•

vývoj obnovitelných zdrojů energie a zdokonalování motorů využívajících alternativní paliva.

120



B.1 POŽADAVKY NA SPOTŘEBU MOTOROVÝCH PALIV Světová energetická rada (WEC) konstatuje, že doprava je nejrychleji se rozvíjejícím odvětvím, které mělo za posledních 20 let jen rostoucí požadavky na spotřebu ropy. Podle údajů WEC je v některých zemích Organizace pro ekonomickou spolupráci a rozvoj (OECD) 600 vozidel na 1 000 obyvatel, i když většina zemí vně OECD má méně než 20 automobilů na 1 000 obyvatel. Jak je uvedeno ve zprávě WEC z roku 1996, z uvedených faktů vyplývá možnost dalšího podstatného rozšiřování silniční dopravy. S tím je spojeno další zvyšování energetické spotřeby a nutnost rozvoje dopravní infrastruktury. Zpráva WEC se zabývá vývojem do roku 2020. Předvídá se zájem o problém globálního oteplování omezený na země OECD, nečlenské země vně OECD se budou koncentrovat na své vlastní problémy. Podle WEC bude trendem počátku tisíciletí snížení významu osobních automobilů ve srovnání s kamionovou a leteckou dopravou. Očekává se, že spotřeba energie pro osobní automobily výhledově klesne ze stávajících 50 % z celkové dopravní potřeby na 30 %. Jejich využití klesne na 30 % proti dnešním 50 %. Počet automobilů očekávaný Světovou energetickou radou na silnicích kolem r. 2010 se předpokládá 1,118 miliardy, za jistých podmínek, např. vhodného rozvoje letecké a železniční hromadné dopravy může klesnout však na 775 milionů. Podle odhadů Shell International Petroleum Co. Ltd., se na světových silnicích nyní pohybuje 600 milionů vozidel. Vozidla spálí ročně více než 600 mil. t benzínu a 370 mil. t motorové nafty. To odpovídá spotřebě 40 000 l.s-1. Spálením 1 t motorové nafty vzniká 2,8 t emise oxidu uhličitého. Státy Evropské unie produkují ročně 3 300 mil. t tohoto skleníkového plynu. Omezení skleníkového efektu, oteplování zeměkoule a zabránění nevratných klimatických změn s katastrofálním účinkem na lidskou společnost je možné jen maximálními energetickými úsporami a využíváním obnovitelných energetických zdrojů.

B.2 BIOPALIVA Biopaliva jsou jedním ze základních alternativních a perspektivních druhů energie. Možností využití energie biomasy je celá řada a výzkum tohoto oboru přináší konkrétní výsledky, které jsou postupně uplatňovány v praxi. Energetická bilance při pěstování řepkového oleje vyznívá velmi příznivě: energetický vstup pro řepku včetně agrotechniky a zpracování na olej činí 17,6 GJ ha-1, zatímco výstup 46,6 GJ ha-1 (podle dr. Friedricha z berlínského výzkumného ústavu UBA) což je 2,65 násobný zisk energie z jednoho hektaru. Vezme-li se však do bilance energetický obsah vedlejších produktů (např. slámy, šrotu, glycerinu a pod.), pak podle údajů výzkumníků francouzského ústavu SOFIPROTEOL stoupne energetický zisk až 6 krát a z 1ha můžeme v našich poměrech získat až 1000 kg surového oleje po technologickém zpracování řepkového semene.

B.2.1 Kapalná biopaliva Nejvyšší potenciál z obnovitelných energií má energie z biomasy. Stávající agrární politika předpokládá, že více než 0,5 mil. ha orné půdy v České republice bude možno využít pro fytoenergetiku. Kromě tepelného využití biomasy jako biopaliva (sláma, stromová kůra, 121



dřevní štěpka, brikety a pelety) je v oblasti fytoenergetiky významnou oblastí substituce stávajících motorových paliv biopalivy, zejména bionaftou, rostlinnými oleji, bioetanolem, případně upraveným bioplynem nebo dřevoplynem. Využití rostlinných olejů jako motorového paliva je možné dvojím postupem. První cesta je technologické transformace rostlinného oleje na bionaftu alkylesterizací spojené s odstraněním vysoké viskozity a malé těkavosti rostlinných olejů. Druhou cestou je přizpůsobování motorů pro používání rostlinného oleje. V České republice je zavedena výroba bionafty jako metylesteru řepkového oleje na 14 malých výrobnách s kapacitou 500 - 2000 t a dvou průmyslových výrobnách (30 000 t Milo Olomouc; 12 000 t Mydlovary). Produkovaná bionafta je neomezeně mísitelná s motorovou naftou a palivovou směs bylo možno získat již u řady čerpacích stanic. Řepkový metylester lze bez potíží používat i neředěný motorovou naftou ve veškerých vznětových motorech za předpokladu, že pryžová a plastová těsnění a armatury budou vyměněny za součástky odolné k působení metylesteru. Zároveň může dojít ke snížení viskozity motorového oleje, který je třeba měnit v kratších intervalech. Některé nové sériové modely osobních automobilů se vznětovými motory jsou již upraveny a povoleny pro využití bionafty. Bionafta je doporučena v nových sériích stavebních a technických strojů, v zemědělských traktorech a samochodných strojích. Energetická a ekonomická efektivnost výroby bionafty souvisí s efektivním krmivářským využitím řepkových pokrutin a s recyklací odpadů z výroby bionafty, kterým je směs glycerínu a metylalkoholu. Druhou cestou je přizpůsobení motoru rostlinnému oleji. Technické řešení je možné ve více variantách. Původní dieselův motor vynalezený v roce 1895 byl konstruován na podzemnicový olej, jeho dlouhodobý další vývoj byl však spojen s motorovou naftou. Pro využití čistého rostlinného paliva se hledají vhodná konstrukční řešení. V roce 1989 představila německá firma Eicher zemědělcům traktor s tříválcovým motorem o výkonu 80 kW na řepkový olej. Firma Motorenfabrik Manheim upravuje motory pro použití na řepkový olej. Firma Heizomat Hilpolstein vyrábí optimalizovaný Elsbettův motor rovněž pro přímé využití oleje jako paliva. K získávání oleje jsou nabízeny malé kontinuálně a pomalu pracující šnekové lisy o výkonnosti 10 - 100 kg/hod, které lze nastavit pro zpracování jednotlivých druhů semen a požadovaného stupeně lisování. Vzhledem k nižší výtěžnosti ve srovnání s průmyslovými lisovnami je možno při lisování řepkového semene získat 70 % hmotnosti pokrutin s krmnou hodnotou sójového šrotu. Z ekologického hlediska jsou biopaliva na bázi rostlinných olejů z řady aspektů výhodnější než motorová nafta. Bioenergetické výstupy biopaliva z řepkového oleje jsou minimálně 2,5krát vyšší než ostatní vstupy energií (včetně pěstování). Další biopalivo, které se v současné době v ČR začíná využívat je bioetanol vyráběný buď z obilnin nebo z cukrovky. Jeho hlavní uplatnění bude jako aditivum v benzinové směsi Natural, kde nahradí stávající aditivum na bázi metylalkoholu připraveného z fosilních zdrojů. V některých státech se připravují palivové směsi až s 20% přídavku bioetanolu. Uplatnění bioplynu jako motorového paliva také není novou záležitostí. Již před 20 lety byl komprimovaný bioplyn získávaný v čistírnách odpadních vod využíván pro pohon nákladních automobilů. S výstavbou nových bioplynových stanic na zpracování bioodpadu může být využití bioplynu jako motorového paliva obnoveno. Biologickým zpracováním např. 10 kg kuchyňských odpadů lze získat 1 m3 čistého bioplynu, což je palivo pro 10 km jízdy osobního automobilu. 122



Další možností výroby motorových biopaliv je zplynování fytomasy nebo bioodpadů se setrváním vstupní suroviny 1 - 2 sekundy v reakční zóně při teplotě reaktoru cca 500°C. Tento proces je označován jako rychlá pyrolýza a jeho produktem jsou především páry a aerosoly, v menší míře plyn. Ochlazením produktů vznikne kapalina o hustotě 1,1 - 1,2 kg/l s výhřevností 16,5 - 19 MJ/t. Takto získanou kapalinu lze upravovat pro použití jako motorové palivo. Motorová biopaliva jsou nejen ekologická, nenavyšují skleníkový efekt a neprodukují zdravotně škodlivé emise, ale současně vytvářejí možnost provozování motorových agregátů a automobilů po vyčerpání fosilních paliv.

B.2.1.1 Porovnání vlastností klasických a alternativních motorových paliv Vlastnosti alternativních paliv ze zemědělské produkce jsou velmi podobné v porovnání s ostatními motorovými palivy ropného původu. Ropná paliva mají jiné složení. Fyzikální a chemické vlastnosti rostlinných olejů a jejich esterů jsou však velmi podobné motorové naftě a fyzikální a chemické vlastnosti alkoholů a jejich éterů jsou velmi podobné automobilním benzinům. Použití čistých rostlinných olejů a alkoholů vyžaduje speciální úpravu motorů. Užití esterů a éterů jako přídavků v palivových směsích úpravy nevyžaduje. Vznětové motory - rostlinné oleje a estery - bionafta Pro použití ve stávajících vznětových motorech je nutné rostlinný olej získaný lisováním upravit, aby se co nejvíce přizpůsobil motorové naftě ve fyzikálně-chemických a zejména v palivářských vlastnostech. Produktem této úptravy je methylester, který se mezinárodně označuje jako RME, u nás jako MEŘO a je základní palivovou složkou, která sama o sobě již může sloužit jako palivo pro dieselovy motory. V tomto případě mluvíme o bionaftě první generace. Může se také stát složkou multikomponentního paliva pro diesely, pak hovoříme o bionaftě druhé generace či také o směsné naftě (tvořené směsí dvou nebo více palivářských komponent) tzv. NATURDIESEL. Pro svoji obsahovou nejednoznačnost se termín bionafta v technické dokumentaci nepoužívá. Technické normy ČSN v nynější podobě uznávají pouze termíny: •

metylestery řepkového oleje (MEŘO)

•

směsné palivo pro vznětové motory s obsahem metylesteru řepkového oleje (nad 30% hm. MEŘO, max. 36% hm. MEŘO)

Metylester řepkového oleje (MEŘO) se sice chemicky liší od ropných produktů, avšak jeho hustota, viskozita, výhřevnost a průběh spalování se motorové naftě velmi přibližují. MEŘO se ve srovnání s motorovou naftou vyznačuje vcelku pozitivním vlivem na životní prostředí. MEŘO vykazuje podstatně lepší parametry ve srovnání s motorovou naftou v emisích CO2, SO2 a kouřivosti. Mírně vyšší má pouze emise NOx, což lze eliminovat seřízením motoru. Provozní přechod na metylester (a naopak) usnadňuje neomezená mísitelnost s motorovou naftou. Provozní problémy spojené se zředěním motorového oleje a přechodem na zimní období byly odstraněny formulací směsného paliva s obsahem 30-36 % metylesteru řepkového oleje - SNM 30. Tato směs se chová prakticky jako klasická motorová nafta. Výhody bionafty (resp. směsné nafty) druhé generace (NATURDIESEL): • Je to kompaudní vícesložková nafta (většinou 3složková). 123



•

Je biologicky rozložitelná - 90 % za 21 dnů.

•

Jednotlivé složky bionafty (MEŘO, ALKANY C10 - C13, či C14 - C 18, hydrogenačně odsířený plynový olej či petrolej z hydrokraku a alkény či olefiny ve formě NERATENu) jsou domácího původu.

•

Výhřevnost (42,1MJ kg-1) se blíží běžné naftě.

•

Motorářské a palivářské vlastnosti téměř totožné s naftou EHK.

•

Naturdiesel s obsahem 1/3 MEŘO vykazuje nízké emise a kouřivost, spotřebu téměř srovnatelnou s EHK naftou.

•

Palivo je mísitelné s běžnou naftou v jakémkokoliv poměru.

•

Emise jsou bez aromátů, bez SO2 a polyaromátů (PAH).

•

Motory nevykazují žádné změny na výkonu a intervaly výměny oleje jsou normální.

•

Chladové vlastnosti jsou výborné díky petrolejové frakci a Neraténu.

•

Bionafta má vynikající cetanové číslo.

•

Nízká karbonizace obdobná jako u EHK nafty.

•

Byla dosud ekonomicky zvýhodněna daňovou sazbou spotřební daně ve výši 5%.

V současné době se bionafta první generace (MEŘO) používá pouze jako komponenta do bionafty druhé generace. Zážehové motory - alkoholy a étery Pro zážehové motory může být použit etanol a metanol přímo, nebo po přepracování jako metyl-terc-butyl-éter (MTBE) a etyl-terc-butyl-éter (ETBE). Obě suroviny fungují jako antidetonační činidlo (zvyšují oktanové číslo benzinu) a oxidační činidlo (obsahují kyslík, který zlepšuje spalování, což vede ke snížení obsahu některých škodlivých látek ve výfukových plynech). Přídavek 10-15 % okysličujících látek (alkoholů nebo éterů) k autobenzinům sníží emise: •

oxidů uhlíku o 20 až 25 %

•

uhlovodíků o 10 až 15 %

•

benzenu o 20 až 30 %

•

oxidů dusíku o 5 %

•

formaldehydu o 6 až 8 %

Orientace na zpracování bioetanolu na ETBE, který může nahradit MTBE ve formulacích moderních autobenzinů, tvoří strategickou páteř českého programu využití bioetanolu pro oblast pohonných hmot. ETBE z bioetanolu je komponentou bezolovnatých autobenzinů, ale lze jej použít i do benzinů olovnatých. Uvedený způsob je s úspěchem využíván v řadě zemí (zejména Francie, též Itálie a USA). Pro výrobu bioetanolu lze využít cukernaté a škrobnaté plodiny, zejména cukrovku a obiloviny. Bioetanol - líh se jako pohonná látka uplatňoval již ve 20 a 30 letech minulého století. Líh k pohonu motorů se upravoval ve směsi, z nichž domácí přípravek vyráběný za první Československé republiky se nazýval dynalkol. Dynalkol byla směs 40 % etylalkoholu se 60 % benzénu. Kromě toho se vyráběl pro specielní účely dynalkol letecký, složený ze 44 124



% lihu, 44 % benzénu a 12 % petroleje. Tyto směsi se připravovaly v rafineriích. Pro uvedené účely se užíval alkohol 96,7 %-ní. Směs obou látek je velmi stálá a má měrnou hmotnost 850 kg.m-2 a bod tuhnutí pod -20 °C. Startovatelnost byla velmi dobrá, chod motoru tichý bez rušivých rázů a vysoce pružný. Tvoření sazí, kouřivost i zaolejování svíček bylo minimální. Jiné podobné směsi používané ve dvacátých a třicátých letech jsou: Etol, směs 50 % lihu, 25 % petroleje a 25 % etyléteru; natalit, směs 55 % lihu, 44,9 % etyléteru a 0,1 % amoniaku, carburant national (francouzský přípravek), směs 50 % lihu, 49,9 % benzénu nebo benzinu a 0,1 % amoniaku; Reichskraftstoff (německý přípravek) 50 % lihu, 30 % benzénu nebo benzinu a 20 % acetonu, nebo po 50 % lihu a acetonu apod. Podle současných zahraničních zkušeností lze bioetanol využívat pro pohon zážehových motorů v zásadě dvěma způsoby:

Etanol jako palivo

Etanol jako přísada.

První cestou se prakticky jako jediná na světě vydala Brazílie. Jako hlavní složku pohonných směsí využívá etanol. Program byl zahájen v roce 1975. Ani zde se nepoužívá etanol jako jediná složka motorového paliva, a v každém případě se jedná o pohon upravených zážehových motorů. Používaná paliva (podmínkou je úprava motorů): -

alkoholické (95 % vodného etanolu + 5 % autobenzinu),

-

směsné benzinové palivo (22 % bezvodého etanolu + 78 % autobenzinu),

-

směs "MEG" (33 % metanolu, 60 % etanolu, 7 % autobenzinu).

Vývojový trend směřuje k směsnému benzinovému palivu, jak vyplývá ze zahraničních zkušeností při využití etanolu.

B.2.1.2 Bioetanol pro palivářské užití v ČR Zážehové motory Současná spotřeba automobilních benzínů se pohybuje kolem 2 milionů tun. Pro užití palivářského bioetanolu lze využít dva způsoby: -

přimíchávání 5 - 7 % etanolu do bezolovnatých benzinů,

-

míchání 13-15 % hmotnostních ETBE (etyl-terc-butyl-éteru) do bezolovnatých benzinů typu Natural.

Při současné výrobní kapacitě lihovarského průmyslu asi 650 000 hl čistého lihu (65.000 m3) to představuje nárůst výrobní kapacity v nejoptimálnější variantě na přibližně trojnásobek. Z hlediska zpracovatelů v petrochemickém průmyslu i prodejců je vhodnější použití ETBE. Proto se předpokládá uplatnění bioetanolu ve formě ETBE (jeho produkce se předpokládá v českém petrochemickém průmyslu), jehož přídavek do bezolovnatého autobenzinu by byl maximálně 15 % hmotnostních. Pro 1 mil. t autobenzinů (především bezolovnatých) je zapotřebí 150 tis. t ETBE, resp. 70 tis. t bioetanolu ročně, pro 2 mil. t autobenzinů pak 300 tis. t ETBE a 140 tis. t bioetanolu ročně. Tyto hodnoty je však nutné považovat za maximální a je třeba zohlednit i dovoz benzinů a ostatní výrobní možnosti. První rafinérská přislíbila využít 50 000 t bioetanolu jako antidetonačního a oxidačního činidla do bezolovnatých benzinů (tj. 700 000 t benzinu s 15 % ETBE). Etanol se bude 125



přepracovávat na éter, etyl-terc-butyl-éter (ETBE), který má výhodnější palivářské vlastnosti než samotný etanol a především neváže vodu, čímž lze předejít korozi skladovacích, přepravních a čerpacích zařízení. S přídavkem 15 % ETBE se vlastně přidává 7 % bioetanolu. Menší firmy nabízejí dnes výrobu benzinu typu natural s obsahem 5% kvasného lihu a 10% kosolventu, který rovněž omezuje usazování vody a předchází korozi. Pro spotřebitele jsou obě varianty prakticky stejné, neboť po kvalitativní stránce benzin v obou případech splňuje evropskou normu. Vznětové motory Využití bioetanolu pro pohon vznětových motorů lze realizovat výrobou etylesteru řepkového oleje EEŘO. V minulosti byl záměr na uplatnění bioetanolu při výrobě esterů rostlinných olejů (zejména řepkového) omezován bariérou cenového rozdílu bioetanol metanol. Tento rozdíl cen nepříznivě ovlivňoval alternativu EEŘO proti MEŘO. Motorářské vlastnosti obou paliv se podle předpokladů příliš neliší, v provozním měřítku se však výroba EEŘO v EU neuplatnila. V roce 1998 vláda ČR odsouhlasila pro další přípravu programu základní principy státní ekonomické podpory produkce bioetanolu pro výrobu českého ETBE s tím, že stát uhradí cenový rozdíl bioetanol-metanol. Tím se úvahy o výrobě EEŘO staly reálnějšími. Výhodou je, že kromě úpravy technologického režimu reesterifikace lze využít stávající výrobní zařízení (v ČR je teoreticky k dispozici přes 100 tis t.r-1 kapacit MEŘO se spotřebou přes 10 tis. t metanolu). Na stávajících výrobních zařízeních je možné vyrábět jak MEŘO, tak EEŘO. Technologicky je třeba tuto úvahu přesněji ověřit, zejména při různých technologiích reesterifikace (s katalyzátorem KOH za běžné teploty, s katalyzátorem NaOH za 80 °C, příp.s etanoláty K nebo Na). Provozní zkoušky výroby EEŘO (např. v RPN Chrudim – viz. tabulka 1) naznačily, že naznačená cesta je správná. Tabulka 1. Porovnání technických ukazatelů pro motorovou naftu, MEŘO s EEŘO (etylester řepkového oleje) z provozního pokusu ve výrobně MEŘO v RPN Chrudim VLASTNOST

MOTOROVÁ NAFTA (ČSN MEŘO EEŘO EN 590) (ČSN 65 6507/Z1) (provozní pokus)

Hustota, kg.m-3, 15 °C

820 - 860

870 - 890

879

Kinematická viskozita, mm2.s-1, 40 °C

2,0 - 4,50

3,5 - 5,0

4,78

+5, 0, -5, -10, -15, -20

max. -5

-5

min. 55

min. 110

86

Síra, % hm.

max. 0,05

max. 0,02

0,022

Voda, mg.kg-1

max. 200

max. 500

·

Obsah mech. nečistot, mg.kg-1

max. 24

max. 24

20

Conradsonův karb. zbytek (na vzorek), Max. 0,30 (10 % dest. zbytek) % hm.

max. 0,05

0,05

Popel, % hm.

max. 0,01

max. 0,02

0,02

Číslo kyselosti, mgKOH.g-1

·

max. 0,5

2,49

Korozivnost Cu (3 h/50°C)

1 třída

1 třída

1A třída

·

max. 0,24

0,069

Filtrovatelnost (CFPP), °C Bod vzplanutí (PM), °C

Celkový obsah glycerolu, % hm.

126



VLASTNOST

MOTOROVÁ NAFTA (ČSN MEŘO EEŘO EN 590) (ČSN 65 6507/Z1) (provozní pokus)

Volný glycerol, % hm.

·

max. 0,02

0,003

Fosfor, mg.kg-1

·

max. 20

20

min. 46

min. 48

·

Číslo esterové (inf.) mgKOH.g-1

·

185 - 190

Alkalické kovy K, Na (inf.) mg.kg-1

·

max. 10

29

Výhřevnost (inf.) MJ/kg

43,36

37,1

37,64

Oxidační stabilita, g/m-3

max. 25

·

·

Cetanový index (inf.)

Destilace při 250 °C, % obj.

pod 65

350 °C, % obj.

min. 85

370 °C, % obj.

min. 95

Bod tuhnutí, °C

·

do 300 °C 45 % ·

do 360 °C 95 %

·

-12

Poznámka: Nevyhovující vysoké číslo kyselosti EEŘO je technologicky řešitelné.

Přímé použití etanolu pro pohon vznětových motorů naskýtá možnost výrazného snížení emisí škodlivin. Kvasný etanol (bioetanol) má však proti motorové naftě o 35 % horší výhřevnost, a tím i vyšší měrnou spotřebu v motorech. Z tohoto pohledu daleko lépe vycházejí metylestery řepkového oleje jako alternativní palivo do vznětových motorů. Přesto jsou provozní aplikace bioetanolu ve vznětových motorech známy. Důvodem k jeho uplatnění je velmi příznivé složení emisí (zejména nízká je kouřivost). Obecně je možné snižovat výsledné emise konstrukčními zásahy v motoru, použitím katalyzátorů a v neposlední řadě vhodným složením (formulací) paliv. Bioetanolové palivo se skládá z přibližně 90 % bioetanolu, kolem 5 % přísady AVOCET (obchodní označení přísady obsahující 80 % nitroesteru, 18 % metanolu, 2 % antikorozní a jiné přísady) jako urychlovače zapalování, zbytek organické alkoholy jako denaturační přísady. Má sice o 25 % nižší cenu než motorová nafta (při zohlednění daňového osvobození bioetanolu), ale o 35 % vyšší spotřebu vztaženou na stejný energetický obsah měrné jednotky paliva, (1 l motorové nafty odpovídá 1,34 l bioetanolu). Provozní zkoušky (Švédsko) vykazují v městských autobusech srovnatelné výsledky. Motor (SAAB - SCANIA DSI 11 E) je rovněž konstrukčně upraven a je vybaven katalyzátorem. Používání paliva v městské dopravě je příznivější k životnímu prostředí z hlediska složení emisí a kouřivosti, ale provoz je proti motorové naftě i "bionaftě" (metylesterům řepkového oleje) finančně nákladnější. Výsledky měření emisí a kouřivosti provedených ve spolupráci VÚZT a TU Liberec jsou uvedeny v následujících grafech 1 a 2. Při zkouškách byl motor provozován s palivy: -

Nafta motorová (ČSN EN 590, resp. ČSN 65 6506)

-

Metylestery řepkového oleje (ČSN 65 6507)

-

Směs 95 % bezvodého bioetanolu a 5 % a přísady AVOCET (ICI) 127



Pro motor ZETOR 7701 provozovaný na motorovou naftu a na alternativní motorová paliva lze uvést tyto závěry:

hodnoty měrných emisí NOx při provozu na motorovou naftu (NM) a na metylester (MĚŘO) jsou přibližně stejné, při provozu na BIOETANOL byly emise výrazně nižší;

měrné emise CO jsou při provozu na motorovou naftu (NM) a metylester (MĚŘO) opět téměř stejné, BIOETANOL je má poloviční;

měrné emise CH jsou u alternativních paliv o něco vyšší než u motorové nafty (NM), nejvyšší jsou u BIOETANOL (zvýšení proti motorové naftě o 57 %);

kouřivost motoru provozovaného na motorovou naftu (NM) je nejvyšší, snížení asi o 25 % je patrné u metylesteru (meřo), kouřivost BIOETANOLU je minimální.

Uvedené výsledky jsou patrné z následujících grafů 1 a 2. Graf 1. Hodnoty kouřivosti pro motorovou naftu a alternativní paliva

Graf 2. Porovnání emisí motorové nafty a alternativních paliv

128



B.2.1.3 Aktuální stav výroby a odbytu biopaliv na bázi řepkového oleje v České republice V roce 2000/2001 došlo k významnému nárůstu tržního prodeje řepkových methylesterů (biodiesel - bionafta). Vzestup cen ropy a ropných produktů vedl k výraznému zvýšení poptávky po biopalivech, jak u čerpacích stanic, tak také u provozovatelů dopravních parků. Propagace a prezentace v odborném i denním tisku způsobila změnu v pohledu veřejnosti na bionaftu (směsná nafta s přísadou MĚŘO), která se tak stala všeobecně nejznámějším produktem z obnovitelných surovin. V ČR dosáhla výroba methylesterů řepkového oleje za rok 2000 celkem 67,245 tis. t, z čehož bylo 93 % vyrobeno s dotační podporou. Celková výroba směsného paliva s hmotnostním podílem 31 % methylesterů řepkového oleje činila 227 131 t. S ohledem na dovoz a vývoz dosáhla celková domácí spotřeba směsného paliva 231 754 t, což představovalo 9,7 % podíl na spotřebě motorové nafty v ČR. Následující tabulka ukazuje vývoj výroby, vývozu, dovozu a spotřeby methylesterů řepkového oleje v České republice. Tabulka 2. Přehled výroby, vývozu, dovozu a spotřeby MEŘO v České republice Ukazatel

Jednotka

1995

1996

1997

1998

1999

2000

Produkce v ČR

tis. tun

11,8

19,3

27,6

15,7

30,63

67,25

Vývoz z ČR

tis. tun

2,4

3,2

1,5

0,083

0,026

0,072

Dovoz do ČR

tis. tun

8,4

8,7

11,36

25,84

22,64

3,237

Celková potřeba v ČR

tis. tun

17,8

24,8

37,46

41,46

53,24

70,41

Nový způsob podpory uplatňovaný od 1. 10. 2001 vychází z Nařízení vlády ČR č 86/2001 Sb., které stanoví formy a rozsah uvádění orné půdy do klidu. Zohledňuje se především podpora pěstitelů řepky. Státní zemědělský intervenční fond nakupuje řepku olejnou z půdy určené do klidu a z volného trhu, zajistí její skladování a prodává výrobcům řepkových methylesterů za přesně stanovenou cenu, zajišťující konkurenceschopnost methylesterů, resp. směsného paliva s motorovou naftou. Zvlášť velká pozornost se věnuje managementu kvality zahrnující producenty, obchodní a nákupní organizace, přepravu a skladování, s cílem prezentace kvalitního produktu řepkových methylesterů a směsného paliva, a udržení trvalé důvěry u spotřebitelů a výrobců vozidel.

B.2.1.4 Současný stav a priority projektu "Bioetanol" v ČR Na základě usnesení vlády ČR č. 125 ze 14. 2. 1996 byla vytvořena Mezirezortní pracovní komise, jejímž úkolem bylo vytvořit podmínky k výrobě bioetanolu formou nepotravinářského využití zemědělské půdy. Dalším usnesením vlády č. 420 ze dne 17. 6. 1998 byl tento záměr schválen. V oblasti zabezpečení realizace programu byla uskutečněna zásadní legislativní opatření spočívající především v oblasti daňové a dotační. V oblasti výzkumné a provozní byly uskutečněny všechny potřebné kroky k ověření projektu od výběru vhodných odrůd obilovin až po provozní oběření výroby etylesteru mastných kyselin řepkového oleje (EEŘO) s využitím bezvodého kvasného lihu namísto metanolu. Byl rovněž proveden úspěšný provozní pokus výroby ETBE v České rafinérské a výroba bezolovnatého benzínu.

129



V další fázi bude nutné hledat společné řešení pro výrobu a využití bioetanolu, které musí vycházet z podmínek nastavených aktuální legislativou. V tomto ohledu je třeba ocenit snahy a tlak EU na jednotlivé státy, která jasně definuje priority v oblasti energetiky a obnovitelných zdrojů energie.

B.2.2 Plynná biopaliva Zdrojem plynu, kterého lze využívat jako paliva v dopravě, může být energetické využití odpadů jehož jedním z produktů je bioplyn. Jde o plyn získaný při anaerobní fermentaci (vyhnívání) organických látek živočišného nebo rostlinného původu. Mezi obnovitelnými zdroji energie má biomasa jedinečné postavení, protože na rozdíl od jiných zdrojů (větrné energie, vodní energie a jiných) představuje obrovský energetický potenciál. Ten je téměř desetkrát větší, než činí roční objem kompletní světové produkce ropy a plynu dohromady. V České republice je možné k čistě energetickým účelům využít až 8 miliónů tun biomasy a odhaduje se, že tímto zdrojem může být u nás pokryto 15 – 20 % spotřeby všech paliv a energií. V dopravě je pro pohon motorových vozidel využíván především vyčištěný skládkový plyn. Bioplyn je pro účely pohonu motorových vozidel nutno zbavit přebytku nežádoucích příměsí, zejména oxidu uhličitého a sirovodíku tak, aby odpovídal požadavkům na zemní plyn (obsah metanu nad 95%, výhřevnost srovnatelná). Nevýhodou současného používání bioplynu jako pohonné hmoty je jeho omezené množství a pouze lokální možnost použití. Bioplyn v dopravě nachází nejširší uplatnění v Evropě ve Švédsku, Dánsku, Rakousku, Švýcarsku, Francii a Itálii, mimo Evropu pak v Brazílii, USA, Chile a na Novém Zélandu. MagneGas - plynné palivo z obnovitelných surovin a odpadů Koncem roku 2000 byla v USA uvedena do provozu nová technologie s označením MagneGas, vyrábějící plyn s vysokým energetickým obsahem (vyšším než u zemního plynu). Tato technologie je schopna na plyn přeměnit rozličné uhlovodíky v kapalné fázi, např. jakýmkoli způsobem použité odpadní oleje, různé roztoky, kontaminované vody, ale i některé odpady biologického původu, např. odpadní rostlinné oleje, splaškové vody zemědělského a komunálního původu, apod. Z výše uvedených látek je produktem plyn vysoce bohatý na vodík - MagneGas - vyznačující se výbornými fyzikálními i bezpečnostními vlastnostmi. Hoří rychle, ale neexploduje ani při nárazu. Díky své vůni je snadno detekovatelný. Je lehčí než vzduch, a proto se při eventuelním uvolnění plynule rozptýlí do okolí. Základ tohoto vysokooktanového plynu (až 150 oktanů) tvoří tzv. cluster (hrozen) na rozdíl od "běžných" plynů, jež jsou nejčastěji uspořádány do uhlovodíkových řetězců. Clusterové uspořádání účinně "svazuje" do hroznů s uhlíkem a kyslíkem vodík, který je jinak ve své samostatné podobě třaskavý, nebezpečný a obtížně skladovatelný. Kromě jiného využití plynu (nahradí ve svařování acetylen, je vhodný pro kogeneraci) lze jej využívat i jako zdroj energie pro palivové články, případně jako přímou náhradu paliva pro pohon automobilů. Složení tohoto plynu je závislé na vstupní surovině, obecně však lze uvést následující průměrné údaje.

130



Tabulka 3. Průměrné hodnoty složení plynu MagneGas vodík směs uhlík a kyslík

40 - 45% (výjimečně až 50%) 55 - 60% (výjimečně i nižší)

Tabulka 4. Průměrné složení emisí ze spalování plynu Vodní pára Kyslík Oxid uhličitý Oxid uhelnatý obsah HC

50 - 70% 9 - 12% 5 - 8% 0,00 - 0,01% téměř nezměřitelný

Za pozornost stojí minimální emise oxidu uhelnatého, vysoký obsah vodní páry (charakteristický pro spalování vodíku) a především vysoký obsahu kyslíku ve spalinách. Plyn je vyráběn v přístroji, jehož nejdůležitější částí je PlasmaArcFlow reaktor. Znečištěná tekutina proudí skrz ponořený elektrický oblouk při teplotě 7000 °F (cca 3900°C). V tomto procesu jsou uhlovodíky obsažené v tekutině vystaveny vlivům vysoké teploty a intenzivnímu magnetickému poli (odtud též název MagneGas). Tyto faktory současně likvidují bakterie obsažené v tekutině. Z reaktoru je pak do tlakové nádoby přístroje vháněn plyn, kde je pak připraven k přečerpávání. Technologie je navržena jako mobilní. MagneGas je možno vyrábět na místě jeho budoucího využití a přizpůsobit jej požadavkům odběratele. Nejrozšířenější přístroj má výkon 1500 kubických stop plynu za hodinu, což odpovídá přibližně 43 m3/hod.

B.2.3 Jiné zdroje biopaliva Kromě řepkového oleje se rozvíjí i jiné technologie na získání biopaliva z dalších zdrojů na bázi biologických surovin. V Německu byl zahájen výzkum nového alternativního paliva získaného ze všech druhů rostlin a odpadů po zpracování dřeva, kterých je v této zemi ročně k dispozici kolem 50 mil. t. V roce 1990 se podařilo poprvé vyrobit z biomasy čistý syntetický plyn bez dehtu, který se přemění na syntetické palivo pro vznětové motory. Takové palivo neobsahuje síru ani aromatické látky a jeho spalování je provázeno pouze emisemi oxidu uhličitého. Toto palivo, které bylo pojmenováno "Sunfuel - Sluneční palivo", lze upravit chemicky přesně na míru vznětovým motorům budoucnosti, které budou mít nižší spotřebu než dosavadní dieselové motory a budou pracovat bez škodlivých emisí. K projektu se připojily některé německé automobilky, jako Mercedes-Benz a Daimler-Chrysler, která bude financovat zkoušky se syntetickým palivem z biomasy.

B.3 ALTERNATIVNÍ PALIVA NA BÁZI FOSILNÍCH SUROVIN Mezi alternativní paliva na bázi fosilních surovin patří plynná paliva: -

zemní plyn

-

zkapalněné rafinérské plyny (propan-butan).

Plynná paliva mají proti klasickým kapalným palivům ropného původu velkou přednost ve výrazně jednodušším chemickém složení a struktuře uhlovodíků. To zajišťuje minimalizaci emisí některých skupin uhlovodíků ve výfukových plynech, které jsou považovány za 131



hygienicky nejrizikovější, a to jak uhlovodíků obsažených v palivu (např. lehké aromatické uhlovodíky typu benzen v benzínových palivech), tak těch skupin, které vznikají v průběhu spalovacího procesu ve válci motoru (např. polycyklické aromaty). Z fosilních paliv patří mezi plynná paliva směs propan-butan (označovaná jako LPG) a zemní plyn. Typické složení zemního plynu je 93% CH4, 3% C2H6, 1% vyšší HC, 3% N2, 0,3% CO2. Zemní plyn lze aplikovat buď jako stlačený (CNG) nebo zkapalněný (LNG). V praxi se zatím užívá CNG o tlaku kolem 20 MPa. Na kompresi se spotřebuje až 5 % energetického obsahu plynu. Zatím je zemní plyn v dopravě využíván málo, ale jeho spotřeba jako alternativního paliva se bude zvyšovat. Se sériovou výrobou automobilů na zemní plyn se uvažuje v nejbližších letech. Plyn je velmi čisté palivo, směs se vzduchem, která vstupuje do spalovacího prostoru je zcela homogenní a proto lze dosáhnout dokonalejšího spalování. Emise HC, CO, pevných částic jsou velmi nízké. Nižší jsou i emise CO2 vzhledem k relativně vysokému obsahu vodíku. Methan má vysoké oktanové číslo - 130, což umožňuje použití vyšších kompresních poměrů a tudíž dosažení větší účinnosti. Ve srovnání s kapalnými palivy ropného původu mají obě plynná paliva menší podíl uhlíku v 1 kg paliva (tabulka 5). Tabulka 5. Obsah uhlíku v palivech Palivo

Obsah C [%]

Benzín

84,5 - 85,5 %

Nafta

96 - 87

LPG (P/B-60/40) NG (CH4)

%

82,3 % 75 %

Nižší obsah C v 1 kg paliva a vyšší výhřevnost plynných paliv jsou základním předpokladem k nižší produkci CO2. Skutečné využití této výhody je ovšem závislé na způsobu řešení a technické úrovni pístového spalovacího motoru. Při použití plynných paliv místo benzínu dojde při správné instalaci plynového palivového systému vždy ke snížení emisí CO2. Použití plynných paliv místo nafty se projeví nižší produkcí CO2 zpravidla v případě NG; u LPG je pokles emisí CO2 více závislý na využití technického potenciálu plynových zážehových motorů, a to často vyžaduje rozsáhlejší motorářský výzkum. Ekologický efekt při náhradě benzínu plynnými palivy Náhrada benzínu plynnými palivy se plným využitím potenciálu, který mají LPG a CNG jako motorová paliva, může projevit pouze v případech aplikace současné technologie a motormanagementu jaký se používá pro dnešní vozidlové benzínové motory. Ekologický efekt je potom průkazný a jednoznačný, a to jak při hodnocení podle požadavků současné legislativy, tak při posuzování zatím nelimitovaných složek ve výfukových plynech. Ekologický efekt při náhradě nafty plynnými palivy V relaci k hygienické závažnosti jednotlivých složek výfukových emisí se za nejvýznamnější efekt musí považovat výrazné snížení emisí tuhých částic (PM); toto snížení je vysoce efektivní, neboť na tuhých částicích jsou vázány další hygienicky mimořádné rizikové skupiny polycyklických aromatických uhlovodíků (PAH) včetně jejich karcinogenních derivátů (PAH Karc).

132



Porovnání emisních vlastností původního naftového motoru s korespondujícími vlastnostmi plynových zážehových motorů ukazují níže uvedené grafy a tabulky. Měření provedly TU Liberec v roce 1997 a VŠCHT Praha. Graf 3. Emise PM, určené filtrací surového (nezředěného) vzorku výfukových plynů pomocí velkoplošného filtru (VŠCHT).

[g/kWh]

Emise PM - m ěření KSD TU-L/VŠCHT

0.4 0.3 0.2 0.1 0 ML 636 E

ML 636 PBEM

ML 636 NGE

Motor

Proti naftovému motoru ML 636 E mají plynové motory ML 636 PBEM i ML 636 NGE cca 10x nižší emise tuhých částic. Tento výsledek byl zjištěn měřením všech porovnávaných motorů na zkušebně KSD TU v Liberci podle metodiky EHK a později ověřen společným měřením KSD TU-L/VŠCHT Praha. Emise organických látek (TC) ve výfukových plynech motorů vznětových (naftových) a motorů zážehových na plynná paliva jsou zhruba (řádově) srovnatelné; výrazný rozdíl je však v podílu hygienicky nejškodlivějších organických složek na celkových emisních nespálených uhlovodíků (viz. tabulka 6) - u plynových motorů jsou emise PAH až o 2 řády nižší proti motoru naftovému (měření KSD/VŠDHT, r. 1997). Tabulka 6. Podíl emisí PAH na celkových emisích HC (Vyhodnocení váženým průměrem podle EHK 49) Motor PAH / HC

ML 636 E

ML 636 PBEM

ML 636 NGE

0,3 %

0,004 %

0,003 %

Z celkových emisí PAH se cca 10 % těchto uhlovodíků zachytí na povrchu tuhých částic (tzv. polotěkavé uhlovodíky), zbytek je v plynné fázi (těkavé uhlovodíky). Porovnání emisí PA KARC z autobusového naftového motoru a autobusových plynových motorů ukazuje následující graf.

133



[ g/kWh]

Emise PAHkarc - m ěření KSD TU-L/ VŠCHT 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 ML 636 E

ML 636 PBEM

ML 636 NGE

Motor

Graf 4. Emise PAHkarc. Výsledky měření jednoznačně ukazují plynový motor jako ekologicky šetrnou pohonnou jednotku silničních vozidel. V optimalizovaném provedení mají plynové motory proti současným motorům naftovým výfukové emise podle testu EHK celkově výrazně nižší emise, resp. změny v jednotlivých složkách jak ukazuje tabulka 7. Tabulka 7. Změna emise plynového motoru ve srovnání s naftovým motorem Parametr

Změna oproti naftovému motoru

PM

snížení o cca 85 - 90 %

NOx


HC

srovnatelné, příp. zvýšení pod úroveň limitu

CO


CO2

srovnatelné pro LPG, snížení o 15 % pro CNG

B.3.1. Využívání zemního plynu (CNG, LNG) Zemní plyn patří mezi perspektivní alternativní pohonné hmoty, jejichž využití je v současné době již technologicky zvládnuto. Proto je zemní plyn považován za spojovací článek mezi dnešními kapalnými pohonnými hmotami a palivem budoucnosti - vodíkem. Zkušenosti z dnešního využívání zemního plynu v dopravě významně napomohou budoucímu využití vodíku. Na počátku 21. století využívá zemní plyn 1,5 milionu vozidel ve více než 50 zemích celého světa; počet plnících stanic se blíží 4 tisícům a roční celosvětová spotřeba zemního plynu pro pohon vozidel je zhruba 3 mld. m3. Jako motorové palivo je převážně využíván stlačený zemní plyn CNG (Compresed Natural Gas), objevují se ale i projekty užití zkapalněného zemního plynu LNG (Liquefied Natural Gas). Současné celkové světové zásoby zemního plynu jsou přibližně 405 tisíc miliard m3 a dělí se na prokázané (150 tisíc miliard m3) a předpokládané. Za předpokladu současné úrovně těžby a spotřeby se životnost prokázaných světových zásob odhaduje na 70 let (ropa 30 - 45 let). Každý rok se ale nachází více nalezišť zemního plynu než se za rok spotřebuje, takže životnost zásob dále roste. Kromě toho je další zdroj zemního plynu v tzv. podmořských hydrátech zvyšující životnost zásob o dalších několik set let. Z toho důvodu je zemní plyn perspektivní pro využití jako topného zdroje a pohonné hmoty. Sériová silniční vozidla na CNG vyrábí v Evropě 13 výrobců automobilů, v USA 30 a v Japonsku pak všechny automobilky. K nejvýznamnějším výrobcům vozidel na CNG patří: v kategorii osobních automobilů: Volvo (V70, S80), Honda (Civic), Fiat (Marea, Multipla), 134



Toyota (Crown, Corola), Mazda (Demio), Mercedes-Benz (Smart), Opel (Zafira), Ford, Nissan, Daewo, BMW, v kategorii dodávkových a nákladních automobilů: Mercedes-Benz, Ford, Toyota, Nissan, Mitsubischi, Citroën, v kategorií autobusů: všichni významní výrobci, např. Mercedes-Benz, Iveco, MAN, Volvo, Neoplan, Nissan, Isuzu, Renault, Van Hool, Scania. Rozvoj zemního plynu jako paliva pro motorová vozidla je patrný v posledních 10 letech. Z hlediska spolehlivosti, vhodnosti použití, výkonu, uživatelského komfortu nejsou vozidla na zemní plyn horší než vozidla na benzin nebo naftu a výrazně předčí tato vozidla z hlediska emisí. Tabulka 8. Země s největším počtem vozidel na CNG Argentina

630 000

Itálie

370 000

Pákistán

120 000

USA

83 000

Brazílie

80 000

Čína

36 000

Rusko

35 000

Venezuela

32 000

Indie

25 000

Egypt

24 000

Kanada

17 200

Německo

10 000

Kolumbie

10 000

Další rozvoj využití plynu v dopravě bude záviset především na daňové politice, zájmu automobilového průmyslu, na větším zapojení plynárenských společností a ekologických opatřeních. Ve většině zemí stojí za rozvojem jeho využití v dopravě stimulační opatření - dotace na podporu projektů uvedení plynových vozidel na trh, výstavbu plnicích stanic a daňové úlevy. Probíhající i plánované rozvojové projekty v jednotlivých státech Evropy ukazuje následující tabulka. Tabulka 9. Využití zemního plynu v dopravě - státy Evropy CNG vozidla

CNG stanice

2 000

29

Největší autobus. park v Evropě - Malmö (200 CNG-autobusů)

Velká Británie

835

18

Plynová vozidla ve 22 městech

Holandsko

574

28

Projekt GAIA v oblasti Amsterdamu

Belgie

300

3

Nulová daň na zemní plyn jako PHM

300

9

Nulová spotř. daň na zem. plyn jako PHM

Španělsko

246

17

Barcelona plánuje nákup 250 NG-autobusů

Švýcarsko

200

22

39 nových CNG-stanic do 3 let

Turecko

200

3

Země Švédsko

Česká

republika

Poznámka

135



CNG vozidla

CNG stanice

Portugalsko

142

5

Nulová daň na zemní plyn ve veřej. dopravě

Rakousko

120

11

Marketing. projekt OMV+plyn. společností

Norsko

88

4

Gasnor 70 CNG-aut, Bergen 18 autobusů

Řecko

40

Polsko

39

2

Przemysel - 12 CNG-autobusů

Island

20

1

20 osobních aut VW na bioplyn

Země

Poznámka

Atény 40 CNG-autobusů, 250 objednáno

Evropská komise pro zavádění vozidel jezdících na čistá paliva očekává, že zemní plyn bude do roku 2010 využívat v České republice 80 tisíc vozidel. V současné době je využití zemního plynu v dopravě doménou hromadné dopravy. V osobní dopravě je rozšíření velmi malé. Za největší překážky rozvoje plynových paliv v České republice v oblasti osobní dopravy lze označit: -

nedostatek plnicích stanic pro stlačený zemní plyn;

-

téměř žádná nabídka upravených vozidel;

-

vysoká pořizovací cena takto upravených automobilů;

-

chybějící podpora státu pro rozšiřování plynových pohonů.

Jedním z hlavních důvodů pomalého prosazování užití zemního plynu pro pohon vozidel v České republice je doposud malý počet veřejných rychloplnicích stanic zemního plynu. Ty stlačují zemní plyn z distribuční sítě a plní jím tlakové nádoby ve vozidlech na provozní tlak 20 – 22 MPa. Velké rychloplnicí stanice jsou finančně velmi náročné, s dlouhou dobou návratnosti a určitým rizikem, zda se předpoklad plynofikace vozidel naplní jak v čase, tak v počtu. Jejich cena je minimálně 5 milionů Kč, u CNG stanic pro autobusy to jsou již desítky milionů Kč. Kromě nich se ve světě používají již více než 10 let také malé, pomaloplnicí stanice. Malé domácí plnicí stanice mají výhodu v rychlé době pořízení, mohou být instalovány všude tam, kde je zaveden zemní plyn a jejich velikost lze dimenzovat s ohledem na optimální ekonomiku. Pomaloplnicí zařízení jsou vhodná především pro osobní a lehké nákladní automobily, které parkují na stálém místě a nejezdí nepřetržitě. Domácí (firemní) plnící stanici je možné doplnit o tlakové zásobníky plynu a výdejní stojan, což umožní rychlé plnění. U této varianty je počet vozidel omezen kapacitou zásobníků a dobou potřebnou k jejich doplnění. Tato varianta je proto vhodná v začátcích plynofikace dopravy, kdy počet vozidel na zemní plyn je nízký a nevyplácí se zatím stavět rychloplnicí stanici. Síť čerpadel CNG by měla postupně zhoustnout. Podle vyjádření plynařů ještě letos bude otevřena pumpa v Karlových Varech a Jihočeská plynárenská již zprovoznila stanici CNG v Českých Budějovicích. První čerpací stanice na stlačený zemní plyn (CNG) v Plzeňském kraji začala fungovat v Plzni v areálu Západočeské plynárenské (ZČP) poblíž zdejšího zimního stadiónu.

136


Obr. 2. Veřejná plnící stanice


Obr. 3. Domácí plnící stanice

Počty automobilů na stlačený plyn v Evropské unii rychle stoupají. Vedoucí postavení v tomto oboru zaujímá Německo. Kromě Německa se nový program začíná prosazovat i v dalších státech Evropské unie. Ve Francii jezdí na stlačený plyn každý třetí nový autobus. V popředí je již od 60. let Itálie, kde je na severu země nejhustší sít čerpacích stanic a jezdí nejvíce plynových aut v Evropě. Plynofikace dopravy je zde má trvalou podporu vlády. Rozvoji programu na vyžití zemního plynu pomáhá podstatně nižší cena plynu proti benzinu a naftě. Plyn stojí zpravidla polovinu co ropné produkty. Kromě snadnější výroby a dopravy k tomu přispívají rovněž nižší spotřební daně. V současnosti připravuje EU nový zákon, který by měl být přijat do roku 2004. Základem je nízké daňové zatížení planu jako paliva. EU se snaží také administrativními kroky podpořit využití plynu v dopravě. Evropská komise přijala akční plán a dva návrhy směrnic zabývajících se využitím alternativních paliv v dopravě. Akční plán stanovuje postup k dosažení náhrady 20 % benzinu a nafty v roce 2020. Tato náhrada by měla být provedena za využití biopaliv, především bioplynu a skládkového plynu, dále zemním plynem a v poslední fázi pak využitím vodíku ve spalovacích motorech a palivových článcích. Legislativní podpora EU alternativním palivům vychází především z ekologických předností. Vozidla na zemní plyn produkují výrazně menší množství škodlivin, vliv na skleníkový efekt je u těchto vozidel v porovnání s benzinem a naftou rovněž výrazně menší. Zemní plyn je také považován za spojovací článek mezi současnými pohonnými hmotami a vodíkem. Jedním ze zdrojů vodíku může být i zemní plyn, který je mu svým složením ze všech látek nejbližší. K tomuto účelu se bude také moci využít již postavená síť čerpacích stanic na zemní plyn. Zkušenosti ze současného využívání plynu v dopravě pomohou urychlit v pozdějších letech nástup tohoto paliva. K rozvoji využití zemního plynu dojde také v České republice, která bude přitom vycházet z evropské legislativy. V České republice v současnosti jezdí na zemní plyn přibližně 350 vozidel, z toho je 250 osobních aut a přes 80 autobusů. Veřejných čerpacích stanic na plyn je v tuzemsku deset, ale v poslední době se jejich síť začala rozšiřovat. Zemní plyn je v současnosti nejlevnější pohonnou hmotou v České republice.

B.3.2 Využívání zkapalněných rafinérských plynů (LPG) V současnosti využívá v Evropě LPG cca 2.500.000 automobilů a každá šestá ze 17 milionů tun spotřebovaného LPG je určena na pohon osobního či nákladního auta nebo autobusu. Plyn (LPG) je nejoblíbenější alternativní automobilové palivo současnosti.

137



Podle řady znaků však nelze LPG řadit mezi alternativní paliva. Stal se palivem, které je ve většině evropských zemí běžně dostupné. Růst zájmu o LPG je dán řadou výhod, které nabízí. Kromě zpravidla nižší ceny ve většině států EU se vyznačuje provozními přednostmi a nízkými emisemi. Prudký nárůst využívání LPG zaznamenali zejména v Polsku, které se během posledních čtyř let ve spotřebě autoplynu dostalo hned za Itálii. Čerpacích stanic na LPG je v Polsku 2150 a vozidel na plyn asi 600 000. V České republice patří propan-butan k dražším palivům, které však zatím není pro zemní plyn konkurencí. Lze předpokládat, že tato paliva se v nejbližších letech nestřetnou, protože hlavní síla LPG je u osobních vozidel, zatímco zemní plyn hledá cestu k autobusům, těžkým nákladním autům a dodávkám. V současnosti je v České republice vytvořena síť asi 600 čerpacích stanic LPG, což je přibližně třetina počtu všech čepacích stanic. Na LPG nyní jezdí v České republice 150 000 až 200 000 přestavených autmobilů, přesná statistika není k dispozici. Vozy na LPG má v nabídce řada řada automobilek a zájemci v některých státech Evropské unie tak přestávají být závislí pouze na autech přestavěných z benzinového pohonu. Renault uplatňuje pohon LPG nyní u osmi modelů. Například u modelu Laguna používá patentem chráněnou polymorfní plochou nádrž na plyn, která umožňuje vozidlu dojezd 600 kilometrů. Vedle toho zůstává nádrž na benzin. Dvoupalivový systém je zachován i u všech přestavovaných vozidel v tuzemsku. To je jedna z dalších výhod plynového pohonu, že při kombinaci obou paliv má auto výrazně delší dojezd. Automobilka Volvo nabízí využití LPG pro všechny hlavní modely. V následujících tabulkách jsou uvedeny vybrané statistické údaje o rozšíření LPG jako paliva v dopravě. Tabulka 10. Spotřeba LPG v dopravě Země Itálie Polsko Francie Belgie Česká republika

1997 1,19 0,29 0,09 0,07 0,04

Spotřeba LPG [v mil. tun] 1998 1999 1,31 1,32 0,30 0,39 0,15 0,20 0,09 0,09 0,05 0,06

2000 3,41 0,60 0,21 0,09 0,06

Tabulka 11. Počet stanic LPG Země Turecko Itálie Polsko Nizozemí Francie Belgie Česká republika

Počet stanic LPG 2300 2034 2150 2100 1170 650 600

138



B.4 OSTATNÍ ALTERNATIVNÍ PALIVA B.4.1 VODÍK Perspektivní se jeví využití vodíku, který se dá vyrobit různými způsoby, elektrolyticky i chemicky z vody a distribuovat jako zkapalněný nebo rozpuštěný v kovových slitinách. Přednosti vodíku jako automobilového paliva jsou: •

větší množství uvolněné energie na hmotnostní jednotku paliva - velké spalné teplo H2

•

nepřítomnost škodlivých emisí, kromě malého množství NOx

Spalovací motory Vodík lze využívat jako přímého zdroje energie - paliva. V případě využití vodíku pro pohon motorových vozidel se spalovacími motory se jako největší problém jeví technologie tankování a skladování vodíku. Pro dodržení bezpečnostních norem je zapotřebí příliš těžkých nádrží – tlakových bomb. Dalším problémem je utěsnění přívodních potrubí, neboť molekula vodíku je tak malá, že při stávajícím tlaku v bombě (22 MPa) proniká i při použití speciálních dotěsňovacích kroužků. Je tedy aktuální nebezpečí výbuchu, zvláště při parkování v uzavřené garáži. Po stránce nákladů je vodík srovnatelný s benzínem a pro jeho výrobu jsou rozsáhlé zdroje. Vodík se dá průmyslově vyrábět jednak elektrolýzou vody, ale především se dnes velká množství vodíku získávají ze zemního plynu nebo z uhlí. Nevýhody však na druhé straně mohou spočívat ve velmi širokých mezích výbušnosti a v nevytvořené infrastruktuře pro jeho distribuci. Palivové články Perspektivním zdrojem energie se jeví technologie palivových článků, které umožňují využití vodíku bezpečnější formou než jeho spalování. Pohonnou jednotkou je elektromotor. Na rozdíl od elektromobilů poháněných akumulátory, je elektřina pro pohon vyráběna přímo ve vozidle v palivových článcích. Elektřina vzniká exotermní elektrochemickou reakcí samotného vodíku (stlačeného nebo zkapalněného) s kyslíkem (ze vzduchu). Vodík může být chemicky vyvinutý rovněž v automobilu (např. ze zemního plynu, metanolu, benzínu, apod.). Nejedná se tedy o spalování paliva, nýbrž o chemickou reakci - opak elektrolýzy. Při reakci kromě elektřiny vzniká také voda nebo vodní pára. Proti klasickým akumulátorům elektromotorů mají palivové články řadu výhod, především vyšší jízdní dojezd, ekologickou čistotu (podle způsobu získávání vodíku) a vyřazené palivové články nezatěžují životní prostředí těžkými kovy jako klasické olověné akumulátory. Palivové články ve spojení s přiváděným kyslíkem generují elektrický proud přímo elektrickou cestou a zároveň i teplotu v závislosti na typu. V současnosti se dělí články na nízkoteplotní (3 typy 60 - 250 oC) a na vysokoteplotní (2 typy 550 - 1000 oC). Jedním z konkrétních příspěvků k jejich využití je koncept HydroGen 1 firem Opel a General Motors, které v něm vidí klíč k mobilitě příštích generací. HydroGen l je plně funkční prototyp technicky vycházející z populárního velkoprostorového modelu Opel Zafira. Tento pětisedadlový experimentální automobil je poháněný třífázovým elektromotorem o výkonu 55 kW/75 k, který mu dokáže udělit rychlost až 140 km/h.

139



Elektrický proud se vytváří v sadě palivových článků, do kterých se řízeně dodává vodík. Do doby, než bude vybudována taková infrastruktura plnicích stanic, která by byla schopná dostatečně pokrývat poptávku po palivu - vodíku, vidí Opel a GM řešení v palubních reformátorech, ve kterých se bude vodík získávat z benzinu. Palivové články konceptu HydroGen 1 neprodukují žádné znečišťující odpadní látky. Prototyp HydroGen 1 byl vyvinut v Globálním centru alternativních pohonů (Global Alternative Propulsion Center - GAPC), které založily firmy Opel a GM v roce 1998, a které dnes v Německu a v USA zaměstnává na 250 špičkových odborníků. Představením konceptu HydroGen 1 byl potvrzen zájem na dotažení inovativního principu pohonu palivovými články do stádia využití v sériové výrobě automobilů. Podle expertů GM a Opelu je příprava cenově dostupného systému pohonu s palivovými články otázkou několika málo příštích let. Konstruktérům konceptu HydroGen 1 se podařilo zvýšit jeho akční rádius mezi doplňováním paliva až na 400 km, podstatně vzrostl i výkon sady jeho palivových článků. Svými kompaktními rozměry zabírá sada palivových článků přibližně stejné místo jako konvenční zážehový či vznětový motor. Stálý výkon sady palivových článků činí 80 kW ( 109 k), špičkový krátkodobý výkon pak 120 kW ( 163 k). Výhledově se vodík prosadí jako optimální palivo. Při jeho elektrochemické reakci s kyslíkem v palivových článcích vzniká obyčejná neškodná voda. Jednou ze zásadních otázek je způsobu uložení vodíku ve voze.Vedle přímého uložení zkapalněného plynu ve speciální nádrži se řeší další dvě alternativy. První z nich počítá se zachytáváním atomů vodíku na povrchu extrémně malých dutých uhlíkových vláken a druhý způsob využívá principu ukládání vodíku ve stlačeném metalickém prášku. Podle prvních zkušeností lze konstatovat, že vývoj automobilu s nulovými emisemi bude úspěšný a efektivní pouze tehdy, pokud se podaří získat vodík za pomoci obnovitelných přírodních zdrojů energie, jako je například biomasa, energie řek, větru nebo slunečního záření. Základní principy jsou již známé a prověřené, dosud však tyto metody nejsou převedeny do běžného komerčního využívání. Perspektivně bude energie získaná z větru, slunce nebo z bioplynu k výrobě vodíku stále více používána a lze očekávat, že zdroje s palivovými články zaujmou zásadní postavení v zásobování energií. Výzkumu tohoto zdroje energie se věnuje mnoho úsilí a palivové články získávají stále větší respekt. V roce 2002 byla realizována celosvětově největší přehlídka možností využití vodíku a baterií s palivovými články ve svých produktech v rámci expozice "Hydrogen + Fuel Cells". Výrobce autobusů značky Scania dokončil vývoj autobusu s pohonem typu palivového článku jako součást projektu částečně financovaného Evropskou unií. Na projektu se podílí řada významných evropských společností včetně francouzské Air Liquide a německé SAR. Pohon autobusu je na bázi elektrolytické reakce pohonné hmoty – vodíku – s kyslíkem z okolního vzduchu. Tato reakce produkuje elektrickou energii a vodu jako vedlejší produkt. Vozidlo je poháněno elektrickým motorem, který funguje na bázi systému palivových článků s integrovanou vyrovnávací baterií. Současně je recyklována brzdná energie. Palivové články jsou plněny čistým plynným vodíkem, který je ve stlačeném stavu uložen v nádržích na střeše autobusu. Palivové články mají účinnost 52 – 57 %, což je mnohem vyšší než u běžného naftového motoru vyrábějící elektřinu pomocí generátoru. Spotřeba energie byla snížena o 60 % v porovnání s obdobným typem autobusu s dieselovým motorem. Hlučnost a vibrace byly sníženy na minimum. 140



Jiné zdroje vodíku Jedním z možných zdrojů plynného vodíku v palivových článcích je sloučenina NaBH4. Tuto technologii prověřují ve vývojovém centru společnosti DaimlerChrysler. Látka není nebezpečná pro dopravu a manipulaci, přičemž výsledek reakce nedoprovází ani nežádoucí emise. V blízké době by měl být dokončen projekt automobilu se symbolickým názvem Natrium, který bude poháněn právě zmíněnými palivovými články. S nádrží o objemu 200 l se předpokládá dojezd 500 km. Zrychlení z 0 na 100 km/h proběhne za 16 sekund a spotřeba paliva na 100 km se bude pohybovat okolo 7,8 l. Mezi zajímavé vlastnosti paliva patří, že po reakci NaBH4 s vodou se uvolní vodík a vzniklou sloučeninu lze po recyklaci opět použít. Podle zveřejněných informací lze vodík vyrobit i z obnovitelných zdrojů energie. V USA byl na půdě University of Wisconsin vyvinut proces výroby vodíku z cukrů a alkoholů získaných z rostlin a živočišných tuků. Vědci předvedli možnost jeho výroby konverzí vodného roztoku glukózy na vodík, oxid uhličitý a uhlovodíky při teplotách kolem 230 oC za použití platinového katalyzátoru. V reakční směsi pak bylo přítomno až 50 % vodíku. Vyšší výtěžky lze získat ze sorbitu, glycerínu a etylenglykolu, avšak tyto látky jsou méně dostupné než glukóza. Vedlejší produkt - uhlovodíky - by bylo možné využít v plynových turbinách nebo palivových článcích s pevnými elektrolyty.

B.5. ENERGETICKÉ ASPEKTY VYUŽITÍ PALIV Spalovací motory jsou tepelné stroje, v nichž se chemická energie přemění na teplo a teprve horké spalné plyny konají práci. Účinnost těchto motorů je tedy principiálně omezena druhým termodynamickým zákonem a je dána především rozdílem teplot v pracovním prostoru stroje a v okolí. Matematické vyjádření je patrné z následující rovnice:

T2, T1 jsou termodynamické teploty, ηmax je účinnost v případě reversibilně probíhajících dílčích pochodů v pracovním cyklu stroje.

Skutečná účinnost spalovacích motorů je však mnohem nižší, protože děje v nich probíhající nejsou reverzibilní. (u zážehových motorů je kolem 30%, u vznětových o něco vyšší kolem 35%, protože spalování paliva v nich probíhá za vyšší teploty). Značné množství

141



energie se přemění na odpadní teplo, které se odvádí do okolí. Toto teplo představuje také znehodnocování životního prostředí (thermal pollution), neboť přispívá k narušení tepelné rovnováhy mezi Zemí a jejím okolím. Lepšími alternativními zdroji energie by tedy byly palivové články, v nichž probíhá přímá přeměna chemické energie na práci, takže jejich účinnost není limitována 2. termodynamickým zákonem a je zhruba dvakrát větší, než u spalovacích motorů (kolem 70%). Nejznámější je asi vodíko-kyslíkový článek, který má např. toto uspořádání: Ni (porézní C) anoda

KOH (aq)

NiO (porézní C) katoda

Anodická oxidace: 2 H2 (g) + 4 OH- (aq) → 4 H2O (l) + 4 eKatodická oxidace: O2 (g) + 2 H2O (l) + 4 e- → 4 OH- (aq) Celková reakce: 2H2 (g) + O2 (g) → 2 H2O (l) K anodě se plynule přivádí vodík, ke katodě kyslík. Roztok KOH se udržuje horký, z prostoru článku uniká vodní pára. Nikl a oxid nikelnatý fungují jako elektrokatalyzátory. Byly vyvinuty další palivové články, které jsou schopny "spalovat" uhlovodíky za studena. Např. propan-kyslíkový článek Anodická oxidace: C3H8 (g) + 6 H2O (g) → 3 CO2 (g) + 20 H+ (aq) + 20 eKatodická oxidace: 5 O2 (g) + 20 H+ (aq) + 20 e- → 10 H2O (l) Celková reakce: C3H8 (g) + 5 O2 (g) → 3 CO2 (g) + 4 H2O (l) Na rozdíl od akumulátorů palivové články nemohou energii skladovat. Reaktanty musí být plynule přiváděny, produkty plynule odváděny. Palivové články neprodukují odpadní teplo, vibrace, hluk, emise spalin. Přes tyto vlastnosti se nepoužívají ve velkém měřítku. Hlavním problémem je výběr vhodných elektrokatalyzátorů, které by dlouhodobě odolávaly kontaminaci a korozi. Velmi slibným zdrojem energie je soustava, jejíž složení je patrno z obrázku č. 4. Je to vlastně kombinace galvanického a palivového článku. Velmi čistý hliník (> 99,99 %) je použit jako anoda. Katoda je z inertního porézního materiálu, kterým se přivádí do roztoku NaOH nebo NaCl vzduch. Celková reakce probíhající v článku je následující: 4 Al (s) + 3 O2 (g) + 6 H2O (l) → 04 Al(OH)3 (s) Jak je z rovnice patrno, spotřebovává se hliník a voda a produkuje se Al(OH)3. Nabití článku tedy znamená pouze doplnění vody, výměnu hliníkové elektrody a odstranění sraženiny produktu. Článek dosahuje napětí až 2,7 V. Jeho vlastnosti ho přímo předurčují k použití v elektromobilech.

142



Obr. 4. Schéma energetického zdroje - galvanický a palivový článek V budoucnosti dojde k rozšíření elektromobilů, ale spíše pro kratší jízdy nižšími rychlostmi. Americké firmy Ford a Chrysler vyvinuly hybridní automobil, který má akumulátory a elektromotor a kromě toho malý spalovací motor. Tento automobil by měl vyvinout rychlost až 160 km.h-1 a jeho předpokládaná spotřeba je 2,6 l/100 km.

B.6. OSTATNÍ FAKTORY OVLIVŇUJÍCÍ SPOTŘEBU ENERGIE Odpory vozidla Kontakt kol osobního automobilu jedoucího rychlostí 100 km/h s vozovkou tvoří asi 20 % z celkových pasivních odporů jízdy. Zbývajících 65 % si připisují aerodynamické odpory a asi 15 % třecí ztráty např. v převodovém systému. V roce 1992 byla vyvinuta pneumatika Michelin Green X, jejíž valivý odpor je v porovnání s konvenčními automobilovými plášti asi o 30% nižší, což se projeví ve snížení spotřeby paliva o 3 až 5 %. Porovnání spotřeby osobního automobilu s běžnými pneumatikami a „zelenými“ pneumatikami Michelin uvádí následující tabulka. Tabulka 12. Porovnání spotřeby OA podle typu pneumatik Cyklus

Spotřeba a úspora

Město

Mimo město

Kombinace

Silnice

Dálnice

Spotřeba s běžnými pneumatikami (l/100 km)

8,44

5,59

6,64

5,13

7,2

Spotřeba Michelin

8,17

5,33

6,38

4,87

6,92

Úspora v litrech na 100 kilometrů

0,27

0,26

0,26

0,26

0,28

Úspora v procentech

3,20

4,65

3,92

5,07

3,89

se

"zelenými"

pneumatikami

143



Tlak vzduchu v pneumatikách Velký vliv na spotřebu paliva má samozřejmě tlak vzduchu v pneumatikách. Výzkumy ukázaly, že přes 40 % vozů jezdí s pneumatikami podhuštěnými o více než 0,5 baru. Důsledkem je nejenom rychlejší opotřebení pláště, horší jízdní vlastnosti zapříčiněné deformovanou dotykovou plochou pneumatiky, ale také zvýšení valivého odporu pneumatiky asi o 12 %. Dosáhne-li podhuštění asi 1 baru, zvyšuje se valivý odpor až na 30 %. S určitým zjednodušením lze tvrdit, že při ustálené rychlosti jízdy 90 km/h znamená podhuštění o 1 bar zvýšení spotřeby o 3 až 5%, což v absolutním vyjádření může pro běžný osobní automobil znamenat zvýšení o cca 0,4 l/100 km.

B.7. HYBRIDNÍ POHONY Jednou z cest snižování spotřeby energie a tím i znečišťování prostředí jsou hybridní pohony. Jde o způsob kombinace dvou běžných pohonných jednotek: benzinového (naftového) motoru a elektromotru. Hybridní pohon může být využit pro překlenutí období, než dojde k hromadnému využívání jiných alternativních paliv a pohonů. Z hlediska emisí by bylo velice příznivé, kdyby spalovací motor v systému používal jako palivo zemní plyn. Nevýhodou hybridního pohonu je jeho složitost daná dvěma kompletními druhy motorů. Důsledkem je větší pravděpodobnost technické poruchy, značné zvýšení celkové hmotnosti vozu a cena. V dalším textu je uveden popis konkrétních projektů, které již hledají své uplatnění na trhu. TOYOTA Průkopníkem ve výrobě vozidel s hybridním pohonem je japonská Toyota. První sériově vyráběný osobní automobil s tímto typem pohonu je model Prius. Jako studie se objevil na tokijském autosalónu už v roce 1995 a o dva roky později již byla v prodeji v Japonsku. Dnes se prodává v Anglii a míří i do dalších evropských zemí. Systém hybridního pohonu se skládá z dvou pohonných jednotek: benzinovým čtyřválcem 1,5 VVTi s proměnným časováním ventilů o výkonu 53 kW a elektromotorem se stálým výkonem 33 kW a hodnotě točivého momentu 350 Nm. Systém koexistence dvou pohonných jednotek nese označení THS (Toyota hybrid system) a spočívá v elektronicky řízené volbě mezi elektromotorem, benzinovou jednotkou či současné spolupráci obou. Počítač vyhodnotí dle způsobu jízdy optimální variantu a v případě, že řidič nepotřebuje využívat maximálního výkonu, zapojí elektromotor. Při poklesu kapacity akumulátorů na minimální stav uvede počítač do činnosti benzinový agregát, který akumulátory prostřednictvím generátoru nabije. Prius nepotřebuje k dobíjení žádný vnější zdroj. Výkonem, který není pro pohon vozu zapotřebí, se prostřednictvím generátoru dobíjejí akumulátory typu Ni-MH (nikl metalhydrid), které využívají i rekuperovanou část kinetické energie vozu při sjíždění svahu. Vůz má při provozu s elektromotorem nulové emise, benzinový motor díky třícestnému katalyzátoru a průměrné kombinované spotřebě 5,1 l/100km také významně šetří životní prostředí. Automobilka Toyota představila i hybridní pohon všech kol u osobního automobilu studie HV-M4. Pohon je založen na spolupráci dvou elektromotorů s 2,4 l zážehovým čtyřválcem připojeným k převodovce CVT (mění převodový poměr plynule).Také tento hybridní systém dobíjí své akumulátory během jízdy. 144



AUDI V malé sérii začala vyrábět hybridní vůz automobilka Audi v roce 1996. V modelu Audi Duo je kombinován vznětový motor 1,9 l s přímým vstřikem nafty TDI s elektromotorem 22 kW. Základem je hybridní pohon řízený podle vyžadovaného výkonu automaticky mezi spalovacím motorem a elektromotorem. Další dva režimy se týkají pohonu čistě elektrického nebo zprostředkovaného spalovacím motorem. HONDA U modelu Insight autmobilky Honda je celá konstrukce podřízena potřebám hybridního pohonu. Ten spočívá na kombinaci spalovacího motoru s elektromotorem, přičemž spalovací motor tvoří 1,5litrový technicky vypiplaný tříválec v zážehové verzi s výkonem 50 kW, stejnosměrný elektromotor zůstal u 10 kW. Výkony obou jednotek na společném hřídeli se v tomto případě sdružují a je-li to zapotřebí, akumulátory Ni-MH se dobíjejí interně. Spotřeba vozu kolem 3,6 l/100 km. FIAT Automobilka Fiat, kde v rámci projektu ATENA (Ambiente Traffico Telematica Napoli) zkoušejí již dříve vyrobené studie vozů s alternativními pohony, vyvinula model Multipla Hybrid Power. Vyvinut byl paralelní systém umožňující buďto elektrický režim, kdy je zážehový motor vypnut a odpojen od převodovky a pohon zajišťuje 30 kW elektromotor, nebo režim hybridní, kdy působí na hnací kola oba motory paralelně, popřípadě režim elektrický s dobíjením. Vybraný 1,6 l benzínový motor s výkonem 76 kW má při hybridním režimu spotřebu 6,8 l/100 km + 3 kWh/100 km. Emise výfukových plynů se proti provozu sériového modelu Multipla se zážehovým motorem snížily v průměru o 50 %. NISSAN Japonská automobilka Nissan pracuje na systému PHPS (Parallel Hybrid Propulsion System - Paralelní hybridní hnací systém) založeném na myšlence kombinování zážehového motoru se dvěma elektromotory při využití převodovky CVT. Jeden elektromotor slouží jako zdroj hnací energie pro energeticky nenáročný pohyb malou rychlostí, při brzdění se chová jako generátor a přeměňuje kinetickou energii vozu na elektrickou. Druhý elektromotor slouží jako startér vznětového motoru a při poklesu napětí akumulátorů je poháněn spalovacím motorem, aby je ve funkci generátoru dobíjel. Při jízdě po městě a malých jízdních odporech pracuje jenom první elektromotor, protože účinnost spalovacího motoru není v tomto režimu efektivní. Přechodem na vyšší rychlost přebírá funkci pohonu spalovací motor.

B.8 ELEKTROMOBILY Elektromobily tvoří samostatnou větev automobilového odvětví. Vývoj ve využití elektrické energie k pohonu vozidel lze rozlišit do tří způsobů jejího získávání a uskladnění:

hybridní systém, kde je vůz vybaven spalovacím motorem, jenž pohání vozidlo přímo, nebo prostřednictvím dynama dobíjí akumulátor;

elektromobil, který používá pouze akumulátory;

palivové články, které jsou zdrojem elektrické energie pro elektromotor. 145



Zkušenosti s využitím elektrického pohonu ve formě elektromobilu jsou uplatňovány i v rámci vývoje hybridních pohonů a vozidel s palivovými články. Proto jsou praktické příklady výroby elektromobilů velkým přínosem pro budoucnost dopravních prostředků. HONDA Automobilka se průběžně zabývá vývojem elektromobilu již přes 20 let. Na začátku 90. let se zaměřila na přestavbu kompaktního komerčního vozidla Acty Street a CIVIC Shuttle. Za připomenutí stojí také EVX a výzkumný prototyp čistého městského vozidla CUV-4 (Clean Urban Vehicle). Na základě získaných poznatků byl na novém základě vyvinut elektromobil Honda EV. Pohon elektromobilu zajišťují progresivní nikl-hydridové zdroje. Nevýhodou jsou zatím vysoké náklady na výrobu těchto akumulátorů. Předpokládaný jízdní dosah elektromobilu s nikl-hydridovými akumulátory je kolem 200 km. Účinnost nabíjecího zařízení je 85 % a doba nabíjení střídavým napětím 110 nebo 220 V činí 8 h (z 20 % na plnou kapacitu).

B.9 NÍZKOEMISNÍ VOZIDLA Nízkoemisní vozidla představují samostatnou kategorii, která není z hlediska zdrojů energie alternativní, ale přispívá k jejich úsporám snižování spotřeby na základě stávajících konceptů vozidel. Využíváním nových technologií lze prakticky okamžitě dosáhnout výrazného snížení množství emisí i úspory spotřebované energie. Dále jsou uvedeny příklady výroby tohoto typu vozidel. Honda Civic Automobilka Honda získala se svým modelem Civic v roce 1995 (jako první benzinem poháněné vozidlo) certifikát nízkoemisního vozidla. Množství emisí bylo o více než 50 % nižší ve srovnání s platnou normou. Honda Accord ULEV Dalším vývojovým stupněm je model Accord ULEV - čtyřválcový 2,2 l, který se vyznačuje technologicky zdokonalenou konstrukcí motoru VTEC, katalyzátorem s rychlým zahříváním a progresivním přesným počítačovým řízením. Představený model bude mít emise (v porovnání se současnými vozidly) zredukovány o 80 %. Výsledky zkoušek potvrzují, že jde o první benzínem poháněné vozidlo s extrémně nízkými emisemi certifikované úřadem CARB (California Air Resources Board).

B.10 JINÉ TYPY POHONŮ VOZIDEL Využití stlačeného vzduchu Jako jedna z dalších alternativ je prověřována možnost využití stlačeného vzduchu k pohonu vozidel. Na jedné z pořádaných automobilových výstav byl představen prototyp třímístného automobilu s tímto druhem pohonu. Technika stlačeného plynu byla krátce používána začátkem 20. století v tramvajích ve francouzských městech Nantes a La Rochelle. Nový pohon spočívá ve třech dlouhých trubicích vyrobených z uhlíkových vláken a umístěných pod podvozkem automobilu. Tyto 146



trubice obsahují vzduch o vysokém tlaku. Vstříknutí stlačeného vzduchu uvádí do pohybu píst motoru společně s osou kol. Předpokládané parametry vozidla budou ověřeny ve funkčních zkouškách. Podle oznámení výrobce by měla být v roce 2003 zahájena výroba první série vozidel s tímto pohonem.

C NÁVRHOVÁ ČÁST C.1 VÝSLEDKY ŘEŠENÍ A ZÁVĚR Lidstvo na celé Zemi spotřebuje každou vteřinu 10 TW (terrawattů), což je 10 000 000 000 000 wattů. Ve formě sluneční energie každou vteřinu dopadá na povrch Země 180 000 TW. Tato energie je čistá (vůči zemi) a je jí dostatek (zásoby vodíku ve Slunci se odhadují v řádu miliard roků). Sluneční energie se dá přeměnit na všechny potřebné druhy energie. Velmi perspektivním a již využívaným zdrojem energie je biomasa, která zahrnuje všechny živé organismy na zemi. Každou sekundu se pomocí fotosyntézy ukládá do biomasy 90 terrajoulů (příkon se rovná 90 terrawattů). Organické zbytky obsahují chemickou energii, která může být využita buď přímo (tepelná energie), nebo nepřímo (přeměnou na vhodnější formu energie - pro dopravu i použití). V současné době si většina států uvědomuje nezbytnost vývoje a uplatnění nových zdrojů energií. Zatím není zcela jasné, který ze zdrojů energie se bude v budoucnu využívat ve velkém měřítku. Cesty jsou však nastíněny a lze je stručně formulovat takto:

Vodík - způsoby jeho získávání jsou různé od využití fosilních paliv, po rozklad vody (pomocí různých technologických postupů) i s využitím sluneční energie, až po biologické procesy, kdy u některých organismů obsahujících chlorofyl může být fotosyntéza ovlivněna tak, že se při ní uvolňuje vodík.

Biomasa - může být zdrojem různých forem energetických produktů, využitelných ve všech energetických procesech - tedy i v dopravě.

Přímá přeměna slunečního záření na elektrickou energii - využívá fotovoltaického jevu, který nastává v některých polovodičích (např. křemíku, germaniu aj.). Nejpoužívanější je krystalický křemík

Nepřímá přeměna slunečního záření na elektrickou energii formou termoelektrické přeměny - spočívá v tzv. Seebeckově jevu, kdy v obvodu ze dvou různých vodičů vzniká elektrický proud, jestliže jejich spoje mají různou teplotu. Účinnost tohoto zařízení, kterému se říká termoelektrický článek, závisí na rozdílu teplot a na vlastnostech vodičů.

Během dvacátého století se ekonomický rozvoj a kvalita života staly závislými na fosilních zdrojích energie (uhlí a ropa). I když nějvětší podíl jejich potřeby (67 %) připadá na výrobu elektrické energie, dopravní systémy jsou na těchto zdrojích zatím zcela závislé. Podíl obnovitelných a alternativních zdrojů energie v dopravě se v jednotlivých zemích liší podle podmínek přístupu k těmto zdrojům a možností jejich získávání, ale ani u nejvyspělejších zemí nepřekračuje několik procent z celkové energetické spotřeby tohoto odvětví. Problematika alternativních zdrojů energie pro dopravu je velmi široká a při zahrnutí i dalších oblastí jako jsou dopady na životní prostředí a celkovou energetickou zátěž

147



dopravních systémů se musí rozložit do několika subsystémů, které přestože jsou vzájemně provázány, musí být řešeny samostatně. V letošním roce byla pozornost věnována jak již aplikovaným alternativním zdrojům, tak i některým novým poznatkům v této oblasti. V následujících etapách by mělo řešení směřovat k syntéze získaných poznatků do formy sumarizace energetických hodnot a potřeb dopravy jako celku i jako jejích dílčích systémů. Cílem je nástin prognózy v oblasti alternativních zdrojů energií pro dopravu a důsledky těchto změn pro životní prostředí. Praktické příklady nových technických řešení i způsobů získávání energie pro dopravu ukazují předpokládané cesty dalšího vývoje, které je nutné sledovat.

C.2 PLÁN ČINNOSTI NA DALŠÍ OBDOBÍ Kromě již analyzovaných druhů paliv, práce na dalších, perspektivních druzích alternativních zdrojů energie pro dopravní systémy, jako jsou např.: vodík, biopaliva a palivové články. Energetická náročnost získávání uvedených zdrojů energií. Doplňování údajů o dopadech používání alternativních paliv v dopravě na životní prostředí. Vyhodnocení životních cyklů pro vybraná standardní i alternativní paliva.

LITERATURA [1]

BŘEZINA, P., ROTTNER, M. LNG - zkapalněný zemní plyn, [on line elektronický časopis]. 2001. http:/www.energetic.cz/plyn

[2]

DIVIŠ, J. Současný stav a priority projektu "Bioetanol" v ČR. [on line]. 19.12.2001. http://www.biom.cz

[3]

DVOŘÁK, M. Sluneční energie. [on line]. 30.3.2002. http://www.ereferaty. cz

[4]

HOLUB, G. EU a obnovitelné zdroje energie. [on line elektronický časopis]. 22.10.2002. http://www.odpady.ihned.cz

[5]

JEVIČ, P., ŠEDIVÁ, Z. Aktuální stav výroby a odbytu biopaliv na bázi řepkového oleje v České republice. [on line]. 27.11.2001. http://www.biom.cz

[6]

KÁRA, J. Předpokládané užití alternativních paliv s důrazem na užití derivátů etanolu a rostlinných olejů. [on line]. 2001. http://www.biom.cz

[7]

KÁRA, J., KRATOCHVÍL, Z., VÁŇA, J. Využití bioalkoholu. [on line]. 18.12.2001. http://www.biom.cz

[8]

KOČÍ, J. Alternativní paliva v dopravě - plyn. Seminární práce. 2001. Univerzita Pardubice. Dopravní fakulta Jana Pernera.

[9]

KOVÁŘ, J. Alternativní palivo pro naftové motory: Naturdiesel. [on line]. 2001. http://www.biodiesel.cz

[10] LANG, D. Alternativní paliva a hybridní pohon. [on line]. 18.11.2001. http://maturita.cz/referaty

148



[11] ŠIHLAVÝ, R. HydroGen 1. [on line elektronický časopis]. 17.7.2000. http://www.autorevue.cz/magazin [12] TOŠOVSKÝ, J. MagneGas - plynné palivo z obnovitelných surovin a odpadů. [on line]. 29.1.2002. http://www.biom.cz [13] VÁŇA, J. Motorová biopaliva - obnovitelný zdroj energie. [on line]. 15.1.2002. http://www.biom.cz [14] VÁŇA, J. Nové cíle při výrobě motorových biopaliv. [on line]. 19.2.2002. http://www.biom.cz [15] ŽÁKOVEC, J. Využívání zemního plynu v dopravě na počátku 21. Století, [on line elektronický časopis]. 2001. http://www.energetik.cz/plyn [16] Automobil očima chemika, Masarykova střední škola chemická, Praha, studenti 4. ročníku. [on line]. 1998. http://mssch.cz/ma/cefic. [17] Budoucnost bude patřit pohonům s alternativním pohonem. [on line]. 14.10.2001. http://www.scania.cz [18] Elektromobil Honda EV se představil zájemcům. [on line elektronický časopis]. 2001. http://www.techtydenik.cz

SOUHRN Druhá etapa řešení dílčího úkolu byla zaměřena doplnění a aktualizaci údajů o alternativních druzích paliv. Dále byly doplněny údaje o aktuální situaci v produkci a využívání alternativních paliv v České republice s nástinem možného vývoje v blízké budoucnosti. Kromě již známých typů alternativních paliv byla pozornost zaměřena na některé specifické druhy paliv a nové typy pohonů, které jsou rovněž příspěvkem na poli snižování energetické náročnosti dopravních prostředků a systémů. Přínosy využívání alternativních druhů energií a nová technická řešení směřují k výhledovému využití dnes již známých zdrojů energií: vodíku, biomasy a sluneční energie.

KLÍČOVÁ SLOVA alternativní palivo, biopalivo, biomasa, vodík, energie

SUMMARY The second stage of the project was aimed at the completion and up-dating data on alternative fuels. Data on the current situation in the production and use of alternative fuels in the Czech Republic were completed, the possible developement in the near future was outlined. Except the already known types of alternative fuels, the interest was aimed at some specific kinds of fuels and new types of powertrains which also contribute to the reduction of energy consumption of the transport means and systems. The benefits from the application of alternative kinds of energy and new technical solutions lead to the use of other already known kinds of energy: hydrogen, biomass and solar energy. 149



KEY WORDS alternative fuel, biofuel, biomass, hydrogen, energy

POUŽITÉ ZKRATKY CH CNG CO CO2 ČAPPO ČSN ČÚBP HC LNG LPG

Uhlovodíky Compressed Natural Gas – Stlačený zemní plyn Oxid uhelnatý Oxid uhličitý Česká asociace petrolejářského průmyslu a obchodu Česká státní norma Český úřad bezpečnosti práce Uhlovodíky Liquid Natural Gas (zkapalněný zemní plyn) Liquid Petrol Gas - zkapalněný rafinérský plyn, všeobecně známý pod názvem propan - butan MEŘO Metylester nenasycených mastných kyselin řepkového oleje MDS ČR Ministerstvo dopravy a spojů České republiky MFČR Ministerstvo financí České republiky MZ ČR Ministerstvo zemědělství České republiky MJ Megajoule NOx Oxidy dusíku PAH Polyaromatické uhlovodíky PAHKARC Polyaromatické uhlovodíky - karcinogenní PM Particular Matter - pevné částice SOx Oxid siřičitý

150

DÚ 11 HODNOCENÍ STÁVAJÍCÍ DOPRAVNÍ INFRASTRUKTURY A VARIANT JEJÍHO PLÁNOVANÉHO ROZVOJE Z HLEDISKA ZÁBORU PŮDY A VLIVŮ NA MORFOLOGII A FRAGMENTACI KRAJINY



DÚ 11 Hodnocení stávající dopravní infrastruktury a variant jejího plánovaného rozvoje z hlediska záboru půdy a vlivů na morfologii a fragmentaci krajiny Řešitel:

Mgr. Jiří Dufek, [email protected]

Spoluřešitelé: RNDr. Jan Švanda, Ing. Jiří Jedlička, Ing. Alexandr Mertl, Bohumila Trhlíková

I. Vliv stávající dopravní infrastruktury na morfologii krajiny A KONSTATAČNÍ ČÁST A.1 SOUČASNÝ STAV ŘEŠENÉ PROBLEMATIKY Výstavbou silničních komunikací vznikají dopravní tvary georeliéfu – tvary zemního tělesa komunikace (dále jen TZTK), které jsou výsledkem přímých antropogenních geomorfologických procesů. Tyto procesy probíhají pouze podle vůle člověka, jeho úsilím a s využitím jeho techniky. S výstavbou silničních komunikací souvisí rovněž i nepřímé antropogenní geomorfologické procesy, které jsou podmíněny jednak člověkem, jednak přírodou. Jsou velmi složité, složitější než procesy ryze přírodní a probíhají rychlostí, která je u přírodních procesů jen výjimečná. Příkladem těchto procesů je narušování rovnováhy svahů, které vede k iniciaci a urychlení svahových pochodů: ploužení - creepu a sesouvání (obr. 1, příloha 3). TZTK jsou definovány v tabulce 1 na základě ČSN 73 6100 [1] a vysvětlivek k Základním mapám ČR v M 1 : 25 000 a 1:10 000. Společným znakem téměř všech TZTK (s výjimkou TZTK1 - rovina) je přítomnost výkopových (TZTK2,4,6) a násypových svahů (TZTK3,5). Svahy charakterizuje výška měřená ode dna přilehlého odvodňovacího příkopu nebo vodoteče po hranu koruny silniční komunikace a sklon (ve stupních nebo jako poměr výškové odvěsny k odvěsně délkové).

A.1.1 Vliv TZTK na životní prostředí a provoz silničních komunikací TZTK mají vesměs záporný vliv na kvalitu životního prostředí a zvyšují nároky na údržbu silničních komunikací (obr. 2, příloha 3). Některé TZTK však mohou kvalitu životního prostředí ovlivnit v kladném slova smyslu. Např. zářez omezuje šíření hluku z komunikace a násyp může dočasně zamezit rozšiřování zatopených ploch při povodních.

A.1.1.1 Změny režimu povrchového a podzemního odtoku Nejvíce může režim povrchového a podzemního odtoku ovlivňovat zářez (TZTK6). Vlivem drénování podzemních vod zářezem často dochází ke snižování hladiny podzemní vody, což může např. vést ke schnutí porostů ve svazích zářezu. Povrchové vody se zde soustřeďují nejen ze svahů zářezu a povrchu vozovky, ale rovněž z přilehlého povodí nad zářezem.

151



Komunikace v násypu má svahy vystavené odtoku z vozovky a násypových svahů. Násyp zabraňuje odtoku povrchových vod a v případě ucpání propustků může působit podmáčení zemního tělesa komunikace, které vede k porušování profilové stability svahů. Při povodních může zářez dočasně zamezit šíření zatopených ploch. Odřez může drénovat podzemní vody v území přiléhajícím k výkopovému svahu a současně odvádí povrchové vody ze svahů nad výkopovým svahem, vozovky, výkopového svahu a svahu násypového.

152



Tabulka 1. Tvary zemního tělesa komunikace (TZTK) Název TZTK

Název (zkrácený) / zkratka

Definice TZTK

ČSN 73 6100 Názvosloví silničních komunikací

bez výkopového a násypového svahu

rovina / TZTK1

těleso komunikace bez výkopového a násypového svahu

není definováno

výkopový svah / TZTK2

těleso komunikace omezené po jedné straně výkopovým svahem

plocha, která omezuje zemní těleso po stranách (336 - svah zemního tělesa); rozlišuje se násypový a výkopový svah

násypový svah / TZTK3

těleso komunikace omezené po jedné straně násypovým svahem

plocha, která omezuje zemní těleso po stranách (336 - svah zemního tělesa); rozlišuje se násypový a výkopový svah

odřez / TZTK4

zemní těleso, které je v příčném řezu po jedné straně zářezem a po druhé straně násypem

odřez (324), zemní těleso, které je v příčném řezu po jedné straně zářezem a po druhé straně násypem

s výkopovým svahem

s násypovým svahem

odřez

násyp

zářez

násyp / TZTK5

zářez / TZTK6

násyp (322) - zemní těleso vytvořené zemní těleso vytvořené nasypáním a zhutněním nasypáním zeminy zeminy nebo horniny do nebo horniny předepsaných rozměrů

zemní těleso vzniklé vytěžením a odstraněním zeminy nebo horniny

Vyjádření v Základní mapě ČR M 1:25 000/ M1 : 10 000 - číslo značky (předmět)

229 až 232 (dálnice,silnice I. až III. třídy) / 241 až 250 (dálnice až nesjízdná ulice)

není stanoveno, ale vyplývá např. ze značek 241 a 244 (silnice v zářezu, cesta ve svahu) / 253, 255 (silnice v zářezu, cesta v zářezu ve svahu)

není stanoveno, ale vyplývá např. ze značky 244 (cesta ve svahu) / vyplývá ze značky 255 (cesta ve svahu)

244 (cesta ve svahu) / 255 (cesta ve svahu)

240 a 242 (silnice na náspu a cesta na náspu) / 252 (silnice na náspu), 254 (cesta na náspu)

zářez (323) - zemní těleso vzniklé vytěžením a odstraněním rostlé zeminy (horniny) do 241 a 243 ( silnice v zářezu, cesta v úrovně pláně zářezu) / 253 a 255 (silnice v zářezu, cesta v zářezu)

153



TZTK2 (výkopový svah) může obdobně jako odřez drenovat podzemní vody v území přiléhajícím k výkopovému svahu. Odvádí povrchové vody z vozovky, ze svahů nad výkopovým svahem a výkopového svahu. TZTK3 (násypový svah) odvádí povrchové vody z vozovky a násypových svahů. TZTK1 (rovina) je z hlediska povrchového odtoku tvarem nejjednodušším. Odtok povrchových vod z vozovky se zde děje prostřednictvím rigolů a příkopů, které mají nepatrnou hloubku a malé povodí.

A.1.1.2 Snížení průchodnosti pro volně žijící živočichy Vliv TZTK na průchodnost pro volně žijící živočichy je zhodnocen v tabulce 2 a možnosti zprůchodnění TZTK jsou vyjádřeny na obr. 3 v příloze 3. Tabulka 2. Hodnocení možnosti zprůchodnění TZTK migračními objekty Migrační objekt

nadchod TZTK

podchod

most přes silnici

tunel

bez výkopového a násypového svahu (1)

klenutý typ

ne

s výkopovým svahem(2)

šikmý nadchod

ne

s násypovým svahem (3)

ne

ne

odřez (4)

ne

ne

násyp (5)

ne

ne

zářez (6)

typ tunelovitý nebo s hyperbolickým půdorysem

ano

propust trubní nebo rámová trubní nebo rámová trubní nebo rámová trubní nebo rámová

most na silnici

Bodové ohodnocení možnosti zprůchodnění TZTK

ne

2,5

ne

2,0

ne

2,5

ne

3,0

trubní nebo rámová

víceúčelový, speciální, velký přirozený

1,0

ne

ne

3,0

Nejméně zprůchodnitelné jsou zářezy a odřezy, což plyne z finančních nároků na výstavbu migračních objektů, nebo z neuskutečnitelnosti výstavby migračních objektů (odřez). Obtížně zprůchodnitelné jsou i tvary TZTK3 a TZTK1. V případě TZTK1 se to může setkat s podivem. TZTK3 (násypový svah) je průchodný pouze prostřednictvím trubní nebo rámové propusti. Pro vysokou zvěř je neprůchodný. TZTK1 (rovinu) lze překonat nadchodem (mostem přes silnici a propustí). Jedná se o řešení značně finančně náročná. TZTK2 (výkopový svah) lze zprůchodnit propustmi a šikmým nadchodem. Jako nejlépe zprůchodnitelný se jeví násyp, který byl vybaven na různé úrovni, již při výstavbě, propustmi a víceúčelovými mosty.

A.1.1.3 Začlenění komunikace do krajiny Požadavkem ČSN 73 6101 (čl. 17) je začlenění silniční komunikace do krajiny. V zájmu ochrany životního prostředí je třeba vést silniční komunikaci tak, aby byl zmírněn její případný nepříznivý zásah do krajiny. Musí být přihlédnuto k poměrům ekologickým, klimatickým, biologickým, povětrnostním, geologickým, vodohospodářským atd. Svahy tělesa silničních komunikací je třeba co nejvíce přizpůsobit tvaru povrchu území. Z hlediska začlenění do krajiny lze TZTK sestupně seřadit následovně: násyp, zářez, odřez, TZTK2 (výkopový svah), TZTK3 (násypový svah) a TZTK1 (rovina).

154



A.1.1.4 Mikroklimatické poměry zemního tělesa komunikace K výraznějším změnám mikroklimatických poměrů zemního tělesa komunikace může docházet v případě hlubších zářezů. Vane-li vítr souběžně se zářezem, může vznikat dýzový (tryskový) efekt, tj. zrychlení proudění vzduchu zhuštěním proudnic ve zúženém prostoru. Při větrech zhruba kolmých na zářez je vozovka vlivem turbulence znečišťována listím a odpady z okolí vozovky. Úseky s hlubokými zářezy mohou být místy vzniku teplotních inverzí s častějším výskytem náledí.

A.1.1.5 Erozní ohrožení svahů Erozní ohrožení svahů TZTK souvisí s profilovou stabilitou svahů. Tato problematika je velice dobře rozpracována [2]. Je třeba zdůraznit, že míra ohrožení svahů TZTK záleží především na jejich stáří a v případě mladých svahů na volbě protierozních opatření . Mladé svahy bez vegetace, zvláště v územích s horninami podléhajícími snáze erozi, jsou erozí více ohroženy. Pro erozní ohrožení svahů TZTK je především určující geologický a půdní faktor. V profilu svahů TZTK se projevují vlastnosti hornin a půd prostřednictvím jejich erozní odolnosti. Intenzitu projevu eroze půdy ovlivňuje geologický podklad především svou různou schopností převodu povrchově odtékajících srážkových vod ve vody podzemní, což se projevuje různou erozní odolností hornin, kterou je možno vyjádřit např. koeficientem geologického podkladu [3,4] Takto jsou ohodnoceny horniny uvedené v geologické mapě ČSSR v M 1 : 500 000 [5]. Na základě koeficientu geologického podkladu lze horniny ve vysvětlivkách uvedené mapy rozdělit do čtyř skupin: 0,7 – 0,8 0,9 – 1,0 1,1 – 1,2 1,3 - 1,5

horniny velmi odolné (např. proluviální sedimenty, pískovce), horniny odolné (např. dolomoity, slepence, granodiority), horniny středně odolné (např. vápence, ruly, břidlice), horniny málo odolné (např. glacifluviální sedimenty, jíly, flyš, spraše, svory, fylity, naváté a přesypové písky).

Potenciální erozi půdy E po regionálně zhodnotil Stehlík [6], který použil rovnici E po = D∗G∗P∗S kde

(1)

E po – potenciální eroze půdy [mm/rok], D – koeficient klimatických podmínek, G – koeficient geologických podmínek, P – koeficient pedologických podmínek, S – koeficient sklonových podmínek.

Na základě výše uvedeného výpočtu vznikla mapa potenciální eroze půdy 1 : 500 000 [6], kde je pro ČR vyjádřena průměrná intenzita potenciální eroze proudící vodou v mm/rok: 0,00 – 0,10; 0,11 – 1,00; 1,01 – 5,00; 5,01 – 10,00 a větší než 10,00. Leukertová [2] zhodnotila rovněž vliv expozice svahů na průběh eroze. Větší oslunění jižních a západních svahů působí v zimě rychlé tání sněhu, tím i větší povrchový odtok, vymrzání vegetace a zvyšování intenzity eroze. V létě tyto svahy intenzivněji vysychají, rychleji se zde rozkládají organické látky a na propustných půdách rychleji usychá vegetace, což zvětšuje intenzitu eroze ve srovnání se zastíněnými svahy severními a východními.

155



Vodní erozi významně ovlivňují sklon a délka svahů TZTK. Čím je delší svah a větší sklon, tím větší lze očekávat intenzitu erozního procesu. ČSN 73 6133 doporučuje nejvyšší sklony svahů TZTK 1 : 1,5. V posledních letech se ve stísněných podmínkách používá zestrmených svahů násypů o sklonu větším než 1 : 1,5. Pokud je délka takto ukloněných svahů delší než 5 m, je třeba využít technických, biologických nebo kombinovaných protierozních opatření (odvodňovacích zařízení, travních rohoží, mřížkových geotextilií s hydroosevem atd.) [2]. Míra poškození výkopových svahů TZTK (zářezu, TZTK2 a 4) je závislá na charakteru přilehlého povodí – ploše povodí, sklonu a délce svahů, odtokovém součiniteli a intenzitě patnáctiminutového deště. Tyto aspekty ovlivňují velikost povrchového odtoku z přilehlého území. Postup výpočtu největšího očekávaného průtokového množství vody z povodí je součástí přílohy M (normativní) ČSN 73 6101. Hodnoty odtokového součinitele pro různé povrchy a sklony povrchů jsou uvedeny v tabulce 3. Tabulka 3. Hodnoty odtokového součinitele Druh povrchu (krytu) 1. Zastavěné plochy (střechy) 2. dopravní plochy: - s uzavřeným živičným nebo betonovým krytem, popř. dlážděným krytem se zalitými spárami, - se živičným krytem z penetračního makadanu, - s dlážděným krytem se zapískovanými spárami, - se štěrkovým krytem 3. nezastavěné plochy 4. hřbitovy, sady, hřiště 5. zelené pásy, pole, louky 6. lesy

Hodnota odtokového součinitele při sklonu plochy do 1 % 1 až 5 % nad 5 % 0,90 0,90 0,90

0,90 0,70 0,50 0,30

0,90 0,80 0,60 0,40

0,90 0,90 0,70 0,50

0,20 0,10 0,05 0,00

0,25 0,15 0,10 0,05

0,30 0,20 0,15 0,10 Zdroj [7,8]

Pozn.: Hodnoty odtokových součinitelů uvedených ad 3 až 6 platí pro půdy střední propustnosti; pro propustné půdy (písek) se zmenšují o 10 % a pro nepropustné půdy (jíl, skalní podloží) se zvyšují o 10 %.

Největší erozní ohrožení svahů TZTK lze předpokládat u zářezu, kde nebezpečí poškození výkopových svahů je zesilováno přítokem vod z přiléhajících svahů. Dále je možno sestupně seřadit TZTK následovně: odřez, TZTK2 (výkopový svah), násyp, TZTK3 (násypový svah), TZTK1 (rovina).

A.1.1.6 Osazování a údržba svodidel Použití svodidel u svahů násypů je dáno ČSN 73 6101 (čl. 13.1.2.2.13, obr. 21). Jednostranné svodidlo se osazuje na násypech vyšších než 4,00 m (měřeno ode dna přilehlého odvodňovacího příkopu) a strmějším násypovém svahu než ve sklonu 1 : 2. Svodidla jsou rovněž osazována podél všech vodních toků a nádrží, pokud je horní hrana břehu blíže než ve vzdálenosti 5 m, měřené od hrany koruny silniční komunikace. Připadají v úvahu vodoteče s normální hloubkou vody větší než 1,00 m a s výškovým rozdílem dna větším než 2,00 m, měřeným od hrany koruny silniční komunikace. Svodidla mohou za určitých okolností ovlivnit průchodnost komunikace pro zvěř. Značně riziková jsou místa ukončení svodidel [9]. Z hlediska nutnosti osazování svodidel je nejnáročnější násyp a dále odřez spolu s TZTK3 (násypový svah). 156

:



A.1.1.7 Odklízení sněhu Při odklízení sněhu z komunikací je sníh nahrnován k výkopovým svahům odkud musí být odvážen a většinou sypán na násypové svahy, což vede ke zvyšování nároků na údržbu komunikací. Méně obtížné je odstraňování sněhu v případě TZTK s násypovým svahem, kde je možno využít sklonu svahů pro snazší přemisťování sněhu.Potíže s odklízením sněhu jsou nejvyšší v případě zářezu a u ostatních TZTK klesají následovně: TZTK2 (výkopový svah), odřez, TZTK1 (rovina), TZTK3 (násypový svah) a násyp.

A.1.1.8 Znečišťování zářezů listím a odpady Znečišťování zářezů listím a odpady je důsledkem specifických mikroklimatických poměrů zářezu (viz A.1.1.4). Uvedené obtíže se např. projevují v hlubokém zářezu silnice I/50 zhruba v km 53,0 až 54,1 a 54,7 až 50,2 (jižně od Buchlovic a Tupes). Nepříznivou situaci vyřešilo osázení svahů zářezu jehličnany.

A.1.2 Hodnocení vlivu TZTK na životní prostředí a provoz silničních komunikací Jednotlivé aspekty hodnocení záporného vlivu TZTK na životní prostředí a provoz silničních komunikací (viz 1.1.1 až 1.1.8) jsou oznámkovány v tabulce 4. Tabulka 4. Bodové hodnocení vlivu TZTK na životní prostředí a provoz silničních komunikací TZTK

TZTK1, rovina TZTK2, výkopový svah TZTK3, násypový svah odřez násyp zářez

Režim povrchového a podzemního odtoku

Průchodnost pro volně žijící živočichy

Začlenění do krajiny

Mikroklimatické poměry

Erozní ohrožení svahů

Osazování a údržba svodidel

Odklízení sněhu

Znečišťování zářezů listím a odpady

Součet bodů

1,0

2,5

0,0

0,0

1,0

0,0

3,0

0,0

7,5

3,0

2,0

2,0

0,0

4,0

0,0

5,0

0,0

16,0

2,0

2,5

1,0

0,0

2,0

1,0

2,0

0,0

10,5

4,0 5,0 6,0

3,0 1,0 3,0

3,0 5,0 4,0

0,0 0,0 1,0

5,0 3,0 6,0

1,0 2,0 0,0

4,0 1,0 6,0

0,0 0,0 1,0

20,0 17,0 27,0

Z výsledného bodového hodnocení vlivu TZTK na životní prostředí a provoz komunikací jednoznačně vychází nejzápornější vliv zářezu, dále následuje odřez a další TZTK v následujícím sestupném pořadí: násyp, TZTK2 (výkopový svah), TZTK3 (násypový svah) a TZTK1 (rovina).

A.2 CÍLE ŘEŠENÍ Zhodnocení stávající dopravní infrastruktury a variant jejího plánovaného rozvoje na základě výskytu komunikačních antropogenních forem reliéfu a vzniku druhotných tvarů vyvolaných výstavbou komunikací (např. sesuvů).

157




vypracování klasifikace dopravních tvarů georeliéfu z hlediska jejich negativních i positivních vlivů na životní prostředí,

-

zhodnocení četnosti výskytu dopravních tvarů georeliéfu na územích s rozdílnou výškovou členitostí (plochá pahorkatina – Drnholecká pahorkatina, hornatina - Nedvědická vrchovina),

-

destrukce svahů dopravních tvarů georeliéfu vlivem eroze byla sledována na úsecích silnic v oblasti granodioritů Adamovské vrchoviny (odolné horniny) a křídových sedimentů Českotřebovské vrchoviny (horniny málo odolné),

-

zhodnocení TZTK a sesuvů na kvalitu ŽP a provoz silnice I/50 v centrálních Chřibech.

B ANALYTICKÁ ČÁST B. 1 METODIKA B.1.1 Zastoupení TZTK v ploché pahorkatině a hornatině Bylo vybráno 19 úseků silnic na území ploché pahorkatiny (Drnholecké pahorkatiny) a 12 úseků na území hornatiny (Nedvědické vrchoviny). Vymezení ploché pahorkatiny a hornatiny vycházelo z mapy výškové členitosti reliéfu ČR v M 1 : 500 000 [10]. TZTK byly vybrány ze základních map ČR v M 1 : 25 000, kde jsou TZTK2 až 6 zaznamenány, pokud je výška jejich svahů nejméně 1 m. Základní charakteristiky úseků silnic ploché pahorkatiny a hornatiny jsou uvedeny v tabulce 5. Pro úseky silnic v hornatině byla stanovena deviatilita, která vyjadřuje nepřímočarost (klikatost) sledovaného úseku. Jedná se o poměr délky úseku a délky přímkové spojnice začátku a konce úseku [11]. Procentuální zastoupení TZTK na silničních úsecích hornatiny bylo korelováno s deviatilitou za použití Spearmanových korelačních koeficientů. Úseky silnic v ploché pahorkatině jsou v nadmořské výšce od 170 do 256 m, v hornatině od 305 do 665 m.

158



Tabulka 5. Charakteristiky úseků silnic ploché pahorkatiny a hornatiny Úsek

Délka úseku [km]

Silnice

Úsek

Silnice

Plochá pahorkatina

Délka úseku [km]

Deviatilita

Hornatina

1.

I/54

27,66

1.

III

7,80

1,56

2.

II/397

14,80

2.

II/388

5,40

1,13

3.

II/415

19,68

3.

III

2,50

1,42

4.

II/414

10,83

4.

III

4,50

1,34

5.

III

3,55

5.

III

4,40

1,24

6.

II/414

7,22

6.

III

4,80

1,10

7.

III

6,90

7.

II/150

8,80

1,27

8.

III

7,35

8.

III

5,80

1,74

9.

III

11,80

9.

III

4,50

1,15

10.

III

2,40

10.

III

2,50

1,41

11.

III

5,50

11.

III

3,70

1,19

12.

III

1,40

12.

III

1,50

1,11

13.

III

3,70

14.

III

4,27

15.

III

5,37

16.

II/396

12,14

17.

III

9,50

18.

III

4,20

19.

III

4,25

B.1.2 Mapování TZTK na úsecích silnic Moravská Chrastová – Janůvky a Mokrá Hora – Soběšice Základní charakteristiky mapovaných úseků jsou uvedeny v tabulce 6. Tabulka 6. Charakteristiky úseků Moravská Chrastová – Janůvky a Mokrá Hora - Soběšice Úsek silnice

Délka úseku [km]

Nadmořská výška [m]

Deviatilita

Horniny, orografický celek

Koeficient geologického podkladu, erozní odolnost hornin

1,4 – horniny málo odolné

1,0 – horniny odolné

Moravská Chrastová Janůvky

8,05

385 až 595

1,19

slínovcový a pískovcovo-slínovcový vývoj středního a spodního turonu, Českotřebovská vrchovina

Mokrá Hora Soběšice

2,85

245 až 390

1,34

biotitické granodiority, Adamovská vrchovina

159



Během mapování byla hlavní pozornost zaměřena na měření základních parametrů svahů TZTK (výšky a sklonu) a sledování povrchu svahů (vegetační kryt, výchozy hornin, projevy eroze).

B.1.3 Hodnocení vlivu TZTK a sesuvů na kvalitu ŽP a provoz silnice I/50 v centrálních Chřibech B.1.3.1 Aspekty vlivu TZTK a sesuvů na kvalitu ŽP a provoz silnice I/50 Jednotlivé aspekty mají liniový charakter. Aspekty vlivu TZTK jsou bodově ohodnoceny dle tabulky 4. Jak jsou ovlivňovány TZTK a sesuvy propustky, inženýrsko-geologickou stabilitou území, vzdáleností od nejbližší erozní základny (vodoteče), a odtokem ze svahů nad výkopovými svahy, vyplývá z obr. 4 (příloha 3). V dalším textu se věnujeme vlivu sesuvů a ostatním aspektům, které jsou charakteristické pro poměry silnice I/50. B.1.3.1.1 Sesuvy Sesuvy jsou hodnoceny na základě inženýrsko-geologické stabilitní rajonizace [12]. Bodovány jsou: -

-

situování sesuvu vzhledem k tělesu komunikace -

ve svahu pod silničním tělesem s odlučnou oblastí vzdálenou asi 100 m od vozovky (1 bod),

-

ve svahu nad silničním tělesem s čelem sesuvu v bezprostřední blízkosti silničního tělesa (2 body),

-

ve svahu pod silničním tělesem s odlučnou oblastí zasahující k patě silničního násypu (3 body),

-

probíhající pod silničním tělesem (4 body);

aktivita sesuvu -

stabilizovaný (uklidněný) sesuv (1 bod), potenciální – dočasně uklidněný sesuv (2 body), aktivní sesuv (3 body).

B.1.3.1.2 Propustky Ucpáváním propustků během přívalových dešťů dochází k následnému podmáčení zemního tělesa, destrukci svahů zemního tělesa komunikace a iniciaci sesouvání. Propustky byly situovány podle základních map v M 1 : 10 000 a byl uvažován čtyřmetrový úsek jejich vlivu. Bodovány jsou následovně: -

suchý propustek (1 bod), propustek s vodotečí (2 body).

B.1.3.1.3 Inženýrsko-geologická územní stabilita Inženýrsko-geologická územní stabilita je hodnocena na základě inženýrsko-geologické stabilitní rajonizace [12]. Bodována jsou území: 160


-


stabilní (1 bod), s ploužením pokryvu - creepem (2 body), sesuvná (3 body).

B.1.3.1.4 Vzdálenost nejbližší erozní báze (vodoteče) od vozovky Přítomnost erozní báze (vodoteče) v blízkosti zemního tělesa komunikace zvyšuje pravděpodobnost jeho ohrožení sesuvy. S rostoucí vzdáleností nebezpečí klesá. V případě silnice I/50 se negativně projevuje Střílecký a Buchlovický potok [12]. Vzdálenost je vyjádřena koeficientem kerb k erb = 5 ∗ e

kde

l e

l − 100

vzdálenost nejbližší erozní báze [m], základ přirozených logaritmů.

B.1.3.1.5 Délka svahů nad výkopovými svahy TZTK S délkou svahů navazujících na výkopové svahy TZTK2, odřezů a zářezů souvisí velikost povrchového odtoku a ohrožení výkopových svahů erozí. B.1.3.1.6 Odtokový součinitel povrchu svahů nad výkopovými svahy TZTK Velikost odtokového součinitele závisí na sklonu svahů a druhu povrchu (krytu) svahů (viz tabulka 3). Čím vyšší hodnota odtokového součinitele povrchu svahů, tím vyšší povrchový odtok a ohrožení výkopových svahů erozí.

B.1.3.2 Hodnocení aspektů vlivu TZTK a sesuvů na kvalitu ŽP a provoz silnice I/50 Byla využita metodika hodnocení vlivu liniových staveb na okolní prostředí, popsaná a použitá v tomto roce v DÚ 08. Komunikace byla pro účel hodnocení vlivu TZTK a sesuvů na kvalitu ŽP a provoz (údržbu) silnice I/50 rozdělena na standardní – stometrové úseky. Každému standardnímu úseku byla přiřazena hodnota daná váženým průměrem všech aspektů, které spadají do tohoto úseku. Ze stanovených hodnot byly spočteny bezrozměrné indexy. Pro parametry charakterizující působení vzájemně souvisejících vlivů (aspektů) byl spočítán jejich souhrnný index a potenciální ovlivnění kvality ŽP a provozu (údržby) silnice I/50 TZTK a sesuvy (POŽPS). Pro další výpočty bylo použito POŽPS normalizované (POŽPSN). Na základě získaných hodnot POŽPSN byla sestavena hodnotící stupnice v následující struktuře, která je uvedena v tabulce 7. Pomocí stupnice známek lze stanovit místa, kde se nejvíce projevuje vliv TZTK a sesuvů na ŽP a provoz (údržbu) silnice I/50.

161



Tabulka 7. Hodnocení potenciálního ovlivnění kvality ŽP a provozu silnice I/50 TZTK a sesuvy

Četnost nepřekročení hodnoty percentilu

POŽPSN

Známka

<10

velmi malé

1

<40

malé

2

<60

střední

3

<90

velké

4

<100

velmi velké

5

[%]

B.2 ZASTOUPENÍ TZTK V PLOCHÉ PAHORKATINĚ A HORNATINĚ Regionální hledisko zastoupení TZTK bylo sledováno na území ploché pahorkatiny – Drnholecké pahorkatiny (170 – 256 m n.m.) a hornatiny- Nedvědické vrchoviny (305 – 665 m n.m.). Procentuální zastoupení TZTK v ploché pahorkatině a hornatině vyplývá z obr. 5 v příloze 3. V ploché pahorkatině jsou TZTK2 až 6 zastoupeny necelými 17 %, v hornatině téměř 50 %. V hornatině je malé zastoupení zářezů (2,4 %). TZTK2, 3 a odřezy se na celkové délce sledovaných úseků silnic hornatiny podílejí zhruba 15 %. V ploché pahorkatině se výrazněji projevuje zastoupení násypů, což souvisí s tendencí budovat v územích se sprašovými pokryvy na neogenních sedimentech spíše násypy a vyhýbat se hloubení zářezů [13]. Příkladem takového území je Drnholecká pahorkatina. Statisticky významná závislost v případě silničních úseků v hornatině byla stanovena pouze mezi zastoupením zářezů a deviatilitou, vyjádřená Spearmanovým korelačním koeficientem – 0,675. Této poměrně význačné těsnosti vztahu nelze připisovat velkou váhu a to vzhledem k počtu korelovaných dvojic.

B.3 VLIV EROZNÍ ODOLNOSTI HORNIN NA TZTK Úsek silnice III. třídy Moravská Chrastová – Janůvky prochází územím křídovými sedimenty ve slínovcovém a pískovcovo – slínovcovém vývoji. Tyto z hlediska erozní odolnosti považovat za horniny málo odolné. Místní a účelová Mokrá Hora – Soběšice je vedena v území budovaném odolnými horninami – granodiority. Zastoupení TZTK na uvedených úsecích silnic vyplývá z tabulky 8.

budovaným horniny lze komunikace biotitickými

Tabulka 8. Zastoupení TZTK na úsecích silnic Moravská Chrastová – Janůvky a Mokrá Hora – Soběšice Úsek silnice

TZTK1, rovina

TZTK2, výkopový svah

TZTK3, násypový svah

TZTK4, odřez

TZTK5, násyp

TZTK6, zářez

TZTK 2 až 6

[%] Moravská Chrastová Janůvky

5,5

8, 62

18,4

16,9

0,0

0,0

43,5

Mokrá Hora Soběšice

55,4

4,9

4,2

31,9

0,0

3,6

44,6

162



Silnice Moravská Chrastová – Janůvky prochází členitou vrchovinou (385 – 595 m n.m.) a od Horní Rudné sleduje údolí Chrastovského potoka. Během mapování byly zjištěny následující skutečnosti: -

výška svahů TZTK se pohybuje nejčastěji do 3 m (obr. 6,7, příloha 3), ojediněle dosahují svahy i výšky kolem 6 m,

-

sklon svahů se pohybuje od 30o do 60o,

-

svahy jsou konsolidované, tj. zatravněné a neprojevuje se na nich vliv eroze; pouze nečetné svahy porostlé hustě zapojenými dřevinami (např. lískou, šeříkem, bezem černým) jsou bez travního porostu, který má ochrannou funkci; ani v tomto případě nebyly zjištěny výraznější projevy eroze,

-

slínovce vystupují zcela ojediněle v zalesněných výkopových svazích mezi Dolní Rudnou a odbočkou na Horákovu Lhotu,

-

výkopový svah nad Chrastovským potokem v Rudné je zpevněn zárubní zdí z pískovcových kvádrů (obr. 8, příloha 3); tamtéž je násypový svah zpevněn 20 m dlouhou a 1 m širokou betonovou zárubní zdí (obr. 9, příloha 3),

-

na násypové svahy nad Chrastovským potokem mezi Dolní Rudnou a odbočkou na Želivsko jsou sypány shrabky z krajnic.

Účelová komunikace Mokrá Hora – Soběšice je vedena členitou vrchovinou (245 – 390 m n.m.) a od své poloviny sleduje ostře zaříznuté údolí bezejmenného potoka. Úsek se vyznačuje poměrně vysokým koeficientem deviatility 1,34. Z mapování vyplynuly následující skutečnosti: -

v průběhu komunikace dochází zhruba od poloviny k ostrému lomu sklonu, což je řešeno serpentinami; v horní – povlovnější části komunikace se výška výkopových i násypových svahů pohybuje v mezích 1 – 2 m, sklon svahů je 30o až 50o, svahy jsou zde konsolidované, tj. většinou zatravněné a neprojevuje se na nich vliv eroze,

-

v místech lomu sklonu (před serpentinami) je jediný zářez na trase komunikace se svahy až 3 m vysokými (obr. 10, příloha 3),

-

dolní – prudší část komunikace je provázena vysokými (4 – 5 m) a strmými svahy (60o až 70o), zahloubenými v písčitém eluviu granodioritů a granodioritech, které jsou často erodovány,

-

ve střední (obr. 11, příloha 3) a spodní části komunikace je ve výkopových svazích těženo písčité eluvium pro posyp silnic.

Z výše uvedeného vyplývá, že v případě starých a konsolidovaných svahů TZTK se vliv erozní odolnosti hornin příliš neprojevuje. Je otázkou, zda v křídových slínovcích by mohly být hloubeny tak vysoké a příkré svahy jako v granodioritech. O tom, že to patrně nejde, svědčí nutnost vybudování zárubní zdi zabezpečující stabilitu výkopového svahu v Rudné.

B.4 VLIVU TZTK A SESUVŮ V CENTRÁLNÍCH CHŘIBECH

NA KVALITU

ŽP

A PROVOZ SILNICE

I/50

Silnice I/50 na území centrálních Chřibů prochází v km 38,846 až 52,760 přírodním parkem Chřiby. Toto území je krajinářsky a vodohospodářsky velmi hodnotné. Na druhé straně je tato komunikace nadměrně zatížená dopravou a nadprůměrně se zde v dopravním proudu uplatňují 163



těžká motorová vozidla. Zvýšené dopravní nároky vedou k rozšiřování vozovky, vznikají nové dopravní tvary georeliéfu a dochází k následné potenciální destabilizaci přiléhajícího terénu. V současné době je na území přírodního parku Chřiby silnice I/50 rozšiřována na pravou stranu v úseku km 38,846 až 44,121 ve směru staničení. V úseku nepříznivého levostranného směrového oblouku na konci úpravy se rozšíření provede po levé straně. Úprava silnice I/50 bude odpovídat kategorii S11, 5/60 s tím, že rozšíření o další jeden jízdní pruh je provedeno na úkor zpevněných krajnic. U motorestu Samota bude komunikace rozšířena na celkový počet pěti pruhů (volná šířka koruny bude 20,5 m). V dalším úseku až po konec úpravy bude vozovka se třemi pruhy se základní volnou šířkou v koruně 13,5 m [14]. Úsek km 44,121 až 52,760, který bude upravován v příštích letech [15], jsme zhodnotili z hlediska vlivu TZTK a sesuvů na kvalitu ŽP a provoz (údržbu) silnice. Hodnocení tohoto úseku, rozděleného po sto metrech, vychází z tabulky 7. Výsledky hodnocení jsou shrnuty v tabulkách 9 a 11 a mapově vyjádřeny v příloze 3, obr. 12.

164



Tabulka 9. Vliv TZTK a sesuvů na ŽP a provoz (údržbu) silnice I/50 – řazení dle kilometrické polohy Kilometráž od [km] 44.046 44.146 44.246 44.346 44.446 44.546 44.646 44.746 44.846 44.946 45.046 45.146 45.246 45.346 45.446 45.546 45.646 45.746 45.846 45.946 46.046 46.146 46.246 46.346 46.446 46.546 46.646 46.746 46.846 46.946 47.046 47.146 47.246 47.346 47.446 47.546 47.646 47.746 47.846 47.946 48.046 48.146 48.246 48.346

POŽPN

Známka

1.443 1.356 1.867 1.679 1.400 1.614 1.778 4.058 4.201 3.517 2.039 2.806 2.304 3.761 3.283 3.318 3.318 3.248 3.245 3.083 1.792 3.407 2.418 1.479 2.224 2.297 2.849 4.031 3.730 4.797 3.354 3.419 1.493 1.493 2.969 4.484 3.414 3.812 4.486 4.429 2.368 3.553 4.127 1.319

2 2 2 2 2 2 2 5 5 4 2 3 2 4 4 4 4 4 4 3 2 4 3 2 2 2 3 5 4 5 4 4 2 2 3 5 4 4 5 5 2 4 5 2

Kilometráž od [km] 48.446 48.546 48.646 48.746 48.846 48.946 49.046 49.146 49.246 49.346 49.446 49.546 49.646 49.746 49.846 49.946 50.046 50.146 50.246 50.346 50.446 50.546 50.646 50.746 50.846 50.946 51.046 51.146 51.246 51.346 51.446 51.546 51.646 51.746 51.846 51.946 52.046 52.146 52.246 52.346 52.446 52.546 52.646 52.746

POŽPN

Známka

1.509 2.029 2.344 3.704 3.596 3.652 2.870 2.742 2.737 3.289 3.771 3.559 3.559 3.310 2.573 3.400 2.846 1.486 1.166 1.290 1.463 1.169 1.168 1.164 1.163 1.173 1.269 1.484 2.074 2.739 2.045 2.434 2.982 4.196 3.707 3.447 1.175 2.101 3.023 3.019 3.023 3.033 3.077 3.141

2 2 2 4 4 4 3 3 3 4 4 4 4 4 3 4 3 2 1 1 2 1 1 1 1 1 1 2 2 3 2 3 3 5 4 4 1 2 3 3 3 3 3 4

165



Tabulka 10. Úseky s velmi velkým vlivem TZTK a sesuvů na ŽP a provoz (údržbu) silnice I/50 Kilometráž od [km]

POŽPN

Známka

44.746 46.746 48.246 51.746 44.846 47.946 47.546 47.846 46.946

4.058 4.031 4.127 4.196 4.201 4.429 4.484 4.486 4.797

5 5 5 5 5 5 5 5 5

Tabulka 11. Úseky s velkým vlivem TZTK a sesuvů na ŽP a provoz (údržbu) silnice I/50 Kilometráž od [km]

POŽPN

Známka

44.946 52.746 45.846 45.746 45.446 49.346 49.746 45.546 45.646 47.046 49.946 46.146 47.646 47.146 51.946 48.146 49.546 49.646 48.846 48.946 48.746 51.846 46.846 45.346 49.446 47.746

3.517 3.141 3.245 3.248 3.283 3.289 3.310 3.318 3.318 3.354 3.400 3.407 3.414 3.419 3.447 3.553 3.559 3.559 3.596 3.652 3.704 3.707 3.730 3.761 3.771 3.812

4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4

S větší četností se vyskytují úseky velmi velkého vlivu TZTK a sesuvů v km 46,7 – 48,3, což je dáno nejen přítomností TZTK, sesuvů a propustků, ale rovněž blízkostí Buchlovického potoka a sníženou stabilitou území, která se projevuje creepem. Souvislé úseky stejného vlivu TZTK a sesuvů na ŽP a provoz (údržbu) silnice I/50 300 m a delší jsou uvedeny v tabulce 12.

166



Tabulka 12. Souvislé úseky stejného vlivu TZTK a sesuvů na ŽP a provoz (údržbu) silnice I/50 Souvislý úsek Vliv TZTK a sesuvů

300 m od

400 m do

od

500 m do

od

600 m do

od

do

[km] velmi malý

-

-

-

-

-

-

50,546

51,146

malý

46,346

46,646

48,346

48,746

-

-

-

-

střední

49,046

49,346

-

-

52,246

52,746

-

-

velký

48,746

49,046

-

-

49,346

49,846

45,346

45,946

velmi velký

-

-

-

-

-

-

-

-

Positivní skutečností je, že vliv malý se projevuje na nejdelším souvislém úseku délky 700 m (km 44,046 až 44,746) a souvislé úseky 300 m a delší nejsou zastoupeny v případě vlivu velmi velkého.

C NÁVRHOVÁ ČÁST Regionální hledisko zastoupení TZTK bylo sledováno na území ploché pahorkatiny – Drnholecké pahorkatiny a hornatiny – Nedvědické vrchoviny. Vliv erozní odolnosti hornin na TZTK byl sledován na úseku silnice III. třídy Moravská Chrastová – Janůvky (horniny málo odolné) a účelové komunikaci Mokrá Hora – Soběšice (odolné horniny). Vliv TZTK a sesuvů na kvalitu ŽP, provoz a údržbu byl zhodnocen pro úsek silnice I/50 v centrálních Chřibech v km 44,121 – 52,760. V průběhu dalšího řešení se předpokládá: -

upřesnění hodnocení některých aspektů vlivu TZTK na ŽP (např. začlenění do krajiny) metodami vycházejícími z percepce ŽP, rozšíření aspektů hodnocení vlivu TZTK na ŽP a provoz komunikací (např. o výšku a sklon svahů TZTK), ověření aspektů hodnocení vlivu TZTK na ŽP a provoz komunikací v případě nových staveb s nezatravněnými svahy, ekonomické zhodnocení vlivu TZTK a sesuvů na údržbu komunikací, stanovení aspektů hodnocení záboru půdy, hodnocení záboru půdy dopravou na území Jihomoravského kraje.

167



Příloha 3 Obr. 1 - 12



Obr. 1. Antropogenní geomorfologické procesy spojené s výstavbou komunikací

Výstavba silničních komunikací

antropogenní geomorfologické procesy

přímé

nepřímé

narušování rovnováhy svahů TZTK ploužení - creep

sesouvání

bez výkopového a násypového svahu s výkopovým svahem s násypovým svahem odřez násyp zářez

sesuvy



Obr. 2. Vliv TZTK na kvalitu životního prostředí a provoz silničních komunikací

TZTK

životní prostředí

provoz a údržba silničních komunikací

režim povrchového a podzemního odtoku

erozní ohrožení svahů

průchodnost pro volně žijící živočichy

osazování a údržba svodidel

začlenění komunikace do krajiny

odklízení sněhu

mikroklimatické poměry (turbulence, dýzový efekt)

znečištění zářezů listím a odpady



Obr. 3. Možnosti zprůchodnění TZTK1 pro volně žijící živočichy

a) TZTK bez výkopového a násypového svahu – most přes silnici (klenutý typ)

b) TZTK s výkopovým svahem – most přes silnici (šikmý nadchod)

c) TZTK s násypovým svahem – propust (trubní nebo rámová)

1

svah TZTK



d) TZTK odřez – propust (trubní nebo rámová)

e) TZTK násyp – most na silnici (velký - přirozený)

f) TZTK zářez – most přes silnici



Obr. 4 Vliv TZTK a sesuvů na kvalitu ŽP a provoz (údržbu) silnice I/50

sesuvy

TZTK

propustky

režim povrchového a podzemního odtoku

erozní ohrožení svahů

odtokový součinitel svahů nad výkopovými svahy délka svahů nad výkopovými svahy výkopovými svahy

inženýrskogeolog. stabilita území

vzdálenost nejbližší erozní základny





Obr. 6. Výkopový svah na východním okraji Horní Rudné

Obr. 7. Výkopový svah s odvodňovacím příkopem v Rudné



Obr. 8. Zárubní zeď z pískovcových kvádrů zpevňujících výkopový svah v Rudné

Obr. 9. Betonová zárubní zeď zpevňující násypový svah nad Chrastovským potokem v Rudné



Obr. 10. Zářez ve střední části komunikace Mokrá Hora – Soběšice

Obr. 11. Výkopový svah v eluviu biotitických granodioritů ve střední části komunikace Mokrá Hora - Soběšice



Obr. 12. Vliv TZTK a sesuvů na životní prostředí a provoz (údržbu) silnice I/50 a) levá část listu mapy M 1:10 000 24-44-15



Obr. 12. Vliv TZTK a sesuvů na životní prostředí a provoz (údržbu) silnice I/50 b) pravá část listu mapy M 1:10 000 24-44-15



Obr. 12. Vliv TZTK a sesuvů na životní prostředí a provoz (údržbu) silnice I/50 c) část listů mapy M 1:10 000 24-44-20, 25-33-16



II. Vliv dopravní infrastruktury na fragmentaci krajiny A KONSTATAČNÍ ČÁST A.1 SOUČASNÝ STAV ŘEŠENÉ PROBLEMATIKY Fragmentace neboli umělé rozdělení přírodních lokalit s výskytem specifické fauny a flóry na menší izolované jednotky je v současnosti již řazena ke globálním ekologickým problémům, neboť spolu s dalšími faktory (likvidace pralesů, ničení biotopů, znečištění, atd.) přispívá ke snižování biodiversity. Izolace jako následek fragmentace ohrožuje přežití citlivějších druhů. Jeden z hlavních důvodů fragmentace lokalit je kromě zemědělství a urbanizace především konstrukce a využívání lineární dopravní infrastruktury: nejen silnic, ale také železnic a vodních cest. V Evropě je v současné době uznáváno 5 primárních ekologických efektů fragmentace lokalit dopravní infrastrukturou: bariérový efekt, ztráta lokalit a jejich propojení, kolize vozidel s živočichy, biokoridory a lokality podél komunikací a vlivy spojené s rušením a znečištěním. Tyto efekty jsou vzájemně propojeny a mohou působit synergicky. Kromě primárních efektů způsobuje fragmentace i sekundární efekty, tj. změny ve využívání půdy, lidském osídlení a průmyslovém rozvoji způsobeném výstavbou nových silnic nebo železnic a zlepšený přístup turistů do jinak nedotčených přírodních lokalit, atd. Za tyto sekundární efekty nemá obvykle odpovědnost sektor dopravy, měly by však být zvažovány při hodnoceních SEA a EIA a při územním plánování. Efekty fragmentace jsou podrobně popsány ve výroční zprávě za řešení tohoto projektu v r. 2001 [1]. V současné době se dokončuje finální verze Evropské metodické příručky „WILDLIFE AND TRAFFIC – An European Handbook on Identifying Conflicts and Design Solution“, která je součástí evropského projektu COST 341 „Habitat Fragmentation due to Transport Infrastructure“, které je řešitel aktivním členem. Tato metodická příručka obsahuje podrobné návody a doporučení, jak zabránit fragmentaci lokalit dopravní infrastrukturou ve fázi jejího plánování, výstavby, rekonstrukce i údržby dopravních cest včetně dalších souvisejících opatření. Finální verze bude hotova v dubnu r. 2003, poté se předpokládá její aplikace do podmínek České republiky, za přispění CDV. Příručka je určena širokému okruhu uživatelů z řad státní správy (MD ČR, MŽP ČR, regionální a městské úřady), zpracovatelům environmentálních hodnocení SEA a EIA i správcům komunikací a projekčním organizacím.

A.2 CÍLE ŘEŠENÍ Cílem dílčího úkolu je zhodnocení stávající dopravní infrastruktury a variant jejího plánovaného rozvoje z hlediska vlivů na fragmentaci krajiny a návrhy zprůchodňujících opatření na konfliktních lokalitách.


doplnění terénní rekognoskace dopravních cest na Moravě, které tvoří největší překážky pro volný pohyb fauny (především dálnice, silnice mezinárodního významu a železniční koridory), zpracování dokumentace a zhodnocení jednotlivých objektů „in situ“,

168



-

vytvoření, průběžné doplňování a aktualizace databáze dokumentovaných objektů a její propojení do systému GIS,

-

zhodnocení vybraných komunikací na základě uvedené dokumentace,

-

zpracování návrhů zprůchodňujících opatření na nejvíce postižených lokalitách,

-

vytypování objektů pro pravidelný monitoring jejich používání

B ANALYTICKÁ ČÁST B.1 POSUZOVANÉ KOMUNIKACE V druhém roce pokračoval výzkum v oblasti jižní a střední Moravy, kde byly rekognoskovány dopravní stavby na mosty na těchto liniových stavbách: − Silnice pro mezinárodní provoz I/43 Brno – Svitavy, − Železniční koridor Brno – Břeclav. Terénní rekognoskace navazují na práce v roce 2001, kdy byl zhodnocen bariérový efekt následujících komunikací: moravská část dálnice D1 Brno – Jihlava, dálnice D2 Brno – slovenská státní hranice, rychlostní komunikace R52 Brno – Mikulov, R46 Vyškov – Olomouc, R35 Olomouc – Lipník, silnice pro mezinárodní provoz E 50 a železniční koridor Brno – Česká Třebová.

B.2 TERÉNNÍ REKOGNOSKACE K 97 objektům rekognoskovaným v roce 2001 přibylo dalších 61 objektů na komunikacích uvedených v kapitole B1. K terénní rekognoskaci jsou vybírány objekty, které bezprostředně nesousedí s urbanizovanými oblastmi, neboť zde je velmi ztížená možnost migrace volně žijících živočichů. Výjimečně jsou objekty zdokumentovány i v malých obcích velmi protažených ve směru hlavní komunikace s nesouvislou zástavbou (např. silnice č. 43 Brno – Svitavy). Na každém objektu byly sledovány následující parametry: typ komunikace, lokalizace (s pomocí GPS), dopravní omezení, zjištěné druhy fauny v objektu nebo v jeho nejbližším okolí, typ pozorování (stopy, trus, kadaver, přímý výskyt), intenzita dopravy, geografický popis nejbližšího okolí, rozměry a znázornění objektů, charakter podmostí, popis případných překážek, regulace toku, druh krytu vozovky a migrační významnost lokality podle Hlaváče [9], tj.: -

stupeň 1 - území mimořádného významu, stupeň 2 - území zvýšeného významu, stupeň 3 - území významné, stupeň 4 - území méně významné, stupeň 5 - území nevýznamné.

Z terénní rekognoskace každého objektu je pořízen záznam, jehož příklad je uveden na obr. 1.

169



Obr. 1 Příklad záznamu o terénní rekognoskaci

Každý objekt je dále v terénu hodnocen podle významnosti škálou od 0 do 3 z technického hlediska (celkový stav a rozměry objektu, přítomnost překážek, atd.) a z ekologického hlediska (přítomnost ekosystémů, biotopů, atd.). Toto hodnocení je samozřejmě velmi subjektivní a řada objektů se nedá do stupňů jednoznačně zařadit. Proto je významnost některých objektů charakterizována i v rozmezí těchto stupňů následujícím způsobem: Tabulka 1. Klasifikace zhodnocení významnosti objektů „in situ“ Stupeň 0 0-1 0-2 0-3 1 1-2 1-3 2 2-3 3

Charakteristika Bez významu, nevyužíván, technicky neprůchodný Žádné indikace průchodnosti, průchodnost nelze vyloučit ale je nepravděpodobná Žádné indikace průchodnosti, průchodnost možná Průchodnost nelze z daných indicií zhodnotit Málo významný, řídce využívaný jen drobnými živočichy Málo až středně významný Most je průchodný, ale významnost nelze přesněji zhodnotit Středně významný, běžně využíván drobnými obratlovci Středně až velmi významný Velmi významný, hojně využíván i velkými savci, dobrá průchodnost

170



B.3 ZHODNOCENÍ JEDNOTLIVÝCH ÚSEKŮ Každá z posuzovaných komunikací je hodnocena z hlediska fragmentace s pomocí tří úrovní. První úroveň hodnotí bariérový efekt silnice jako celku (tabulka 1). Toto hodnocení je velmi stručné a má význam spíše pro porovnání komunikací na celostátní úrovni. Druhá úroveň hodnotí průchodnost jednotlivých úseků komunikace, které jsou definovány podle migrační významnosti území, kterým procházejí. Třetí úroveň – nejvíce detailní – hodnotí průchodnost jednotlivých objektů komunikace.

B.3.1. Silnice I/43 Tato silnice byla zvolena především pro vysokou intenzitu provozu (denní i noční), který umocňuje její bariérový efekt Tabulka 2. Zhodnocení bariérového efektu silnice I/43 Brno – Svitavy jako celku (1. úroveň) Silnice I/43 Délka [km]

Počet objektů

Hustota objektů [počet / 10 km]

19

2,47

77

Migrační oblasti, které komunikace protíná 1 – území mimořádného významu 2 - území zvýšeného významu 3 - území významné 5 - území nevýznamné

Tabulka 3. Zhodnocení průchodnosti jednotlivých úseků silnice I/43 Brno – Svitavy (2. úroveň) Úsek I. II. III. IV.

I. II. III. IV.

Délka [km] 3,8 18,9 23,5 23,0

Počet dokumentovaných objektů 0 6 11 2

Silnice I/43 Průměrná vzdálenost mezi objekty na úseku [km] 3,15 2,14 11,50

Význam úseku z hlediska migrace 5 - nevýznamný 2 - zvýšený význam 3 - významný 1 - mimořádný význam

Hodnocení průchodnosti "in situ" od 0-1 do 3 od 0 do 3 od 1 do 3

Popis úseků: město Brno (Řečkovice) – obec Česká obec Česká – obec Černá Hora obec Černá Hora – obec Rozhraní obec Rozhraní - Svitavy

Úsek I prochází okrajovými částmi Brna, je tedy z hlediska migrace hodnocen stupněm 5 - nevýznamný. Případná průchodnost objektů nebyla zjišťována. Úsek II se nachází v migrační oblasti stupně 2 – zvýšený význam. Zde se nachází celkem 6 objektů, z toho jsou 2 dvojité trubní propusty, 1 rámový propust a 3 mosty, z nichž 1 kříží bezejmenný vodní tok. V propustech nebyly zjištěny žádné indikace průchodnosti. Z uvedených 3 mostů je jeden velmi dobře průchodný (č. 43-019, č. CDV 103), který je na obr. 2.

171



Obr. 2 Prakticky jediný dobře průchodný objekt na silnici I/43 Brno – Svitavy

Zde byla zjištěna pobytová znamení (srnec, kuna - stopy). Další 2 mosty jsou nevhodné, především pro malé rozměry. Most na křížení s vodním tokem (č. 43-015, ev.č. CDV 101) je nepříznivě řešen – je zde šikmá dlažba svažující se od okrajům ke korytu, která průchodnost prakticky znemožňuje. Úsek III prochází migrační oblastí stupně 3 významná.. Zde bylo popsáno celkem 11 objektů, z toho 3 trubní propusty a 8 mostů, z nichž 1 je suchý a zbývajících 7 je situováno na křížení s drobnými toky. Suchý most (č. CDV 104) je dostatečně velký a je zvěří využíván (srnec – stopy), jsou zde však cizorodé prvky (dlažba, zábradlí) i když zde není cesta. Křížení s toky jsou z hlediska fragmentace velmi špatně řešena: podmostí tvoří buď šikmá dlažba svažující se od okrajů objektů až ke korytu toku, nebo tok zabírá celou šířku podmostí. Jedinou výjimkou je křížení silnice 43 s potokem Sebránek (objekt č. 43-032, č. CDV 118), který poskytuje dostatečný prostor při okrajích toku s atraktivním podmostím (tráva, keře, zemina), je však situován přímo v obci Sasina. V uvedených trubních propustech nebyly zjištěny žádné indikace průchodnosti, nelze ji však vyloučit v případě drobných hlodavců, obojživelníků, atd. Úsek IV protíná oblast stupně 1 – mimořádný význam.. V celkové délce 23 km se mimo obce nachází pouze 2 objekty – suché mosty, menších rozměrů (šířka 2,2 a 2,6 m, výška 1,5 a 1,95 m). Zhodnocení jednotlivých objektů je přehledně shrnuto v tabulce 4:

172



Tabulka 4. Zhodnocení jednotlivých objektů na silnici I/43 Brno - Svitavy Silnice I/43 Počet „podchodů“ Úsek dobře průchodných i pro dobře průchodných pro velké savce živočichy do velikosti lišky I. II. 1 1 III. 1 2 IV. 0 2

obtížně průchodných nebo neprůchodných 4 8 0

Počet „nadchodů“ 0 0 0

Z uvedeného rozboru lze odvodit, že průchodnost této silnice je doslova katastrofální. V celé délce 77 km silnice I/43 se nachází pouze 2 objekty, které umožňují průchodnost zvěři nad velikost lišky. Alarmující je především to, že téměř 1/3 silnice prochází oblastí s mimořádným migračním významem, kde však jsou pouze 2 objekty, které rozměry, především výškou, naprosto nedostačují. Porovnáme-li průchodnost této komunikace s ostatními hodnocenými komunikacemi (viz kapitola B1) [1], vykazuje silnice I/43 nejnižší průchodnost. Silný bariérový efekt je navíc umocněn intenzivním provozem, který se příliš nesnižuje ani v noci a neumožňuje tedy volně žijícím živočichům bezpečné překonání komunikace.

B.3.2 Železniční koridor Brno – Břeclav Tato železniční trať prošla v uplynulých letech modernizací, rekonstrukci prošla také většina mostů. Tabulka 5. Zhodnocení bariérového efektu koridoru jako celku (1. úroveň) Délka [km]

Počet objektů

63,3

37

Železniční koridor Brno - Břeclav Hustota objektů Migrační oblasti, které komunikace protíná [počet / 10 km] 1 – území mimořádného významu 2 – území zvýšeného významu 5,85 3 – území významné 5 – území nevýznamné

Hustota objektů na tomto železničním koridoru je více než 2-krát vyšší než na silnici I/43.

Tabulka 6. Zhodnocení průchodnosti jednotlivých úseků železničního koridoru Brno – Břeclav (2. úroveň) Úsek I. II. III. IV. V. VI.

Délka úseku [km] 1,4 20,8 10,0 4,9 22,2 5,4

Železniční koridor Brno - Břeclav Průměrná vzdálenost mezi Význam úseku Počet objektů objekty na úseku [km] z hlediska migrace 5 - nevýznamný 11 1,89 4 - méně významný 8 1,25 2 - zvýšený význam 3 1,63 4 - méně významný 11 2,02 3 - významný 4 1,35 2 - zvýšený význam

Hodnocení "in situ" od 0-1 do 2-3 od 0-1 do 1-3 od 0 do 1-2 od 0 do 2-3 od 0-3 do 2-3 Zdroj: CDV

173


I. II. III.

Popis úseků: Brno Brno Horní Heršpice – Vranovice Vranovice – Popice


IV. V. VI.

Popice - Šakvice Šakvice – Břeclav Břeclav- st. hranice CZ / AUS

Úsek I prochází intravilánem Brna, je tedy z hlediska migrace hodnocen stupněm 5 nevýznamný. Průchodnost objektů nebyla zjišťována. Úsek II se nachází v migrační oblasti stupně 4 – méně významný. V tomto úseku se v extravilánu nachází celkem 11 objektů, které byly dokumentovány způsobem výše uvedeným. Průchody větší zvěře nebyly zaznamenány, což koresponduje se sníženým migračním významem území. Z 11 objektů je 1 „nadchod“, 4 trubní propusty (z toho 1 dvojitý) a 6 mostů, (z toho 4 suché a 2 na křížení s toky Šatava a Bobrava). Z uvedených 4 trubních propustů jsou dva suché, bez překážek a tedy vhodné pro drobné živočichy, další 2 jsou nevhodné, silně zamokřené, s překážkami (např. usazovací nádrž při okraji – funguje jako past). Všechny 4 suché mosty mají dostatečnou podchodnou výšku (větší než 2,5 m) a ani žádné překážky nebyly zjištěny. Jsou využívány drobnou zvěří (nejčastěji zajíc). Uvedený most na křížení s Bobravou (č. CDV 121) není vhodně řešen – tok zasahuje celou šířku podmostí. Druhý most na křížení s tokem Šatava (č. CDV 129) je tvořen ze 2 polí a poskytuje dostatek prostoru i dostatečnou podchodnou výšku pro pohyb volně žijících živočichů (žádné druhy ale nebyly při rekognoskaci zjištěny). „Nadchod“ je situován na mimoúrovňovém křížení polní cesty železničního koridoru a jeho používání faunou nebylo zjištěno a je nepravděpodobné. Úsek III prochází územím, které je z hlediska migrace označeno stupněm 3 významné. V objektech a jejich bezprostředním okolí nebyla při terénní rekognoskaci žádná fauna zjištěna. V úseku bylo dokumentováno 8 objektů, z toho 3 mosty (1 suchý a 2 na křížení s toky Šatava a Svratka), 4 trubní propusty (z toho 2 dvojité) a 1 „nadchod“. Křížení s toky je nevhodné – toky zabírají v obou případech celou šířku podmostí a neposkytují tedy dostatečný prostor pro procházení fauny. Suchý most je situován na křížení ŽK a asfaltové cesty vedoucí do oplocené bažantnice, je tedy prakticky bezvýznamný. Dvojité trubní propusty (č. CDV 136 a 137) jsou technicky velmi pěkně řešeny, bez překážek, s vhodným suchým podmostím se zeminou, které umožňuje procházení drobných živočichů (ti však nebyli na lokalitě zjištěni). Jednoduché trubní propusty jsou bezvýznamné. „Nadchod“ je v podstatě mimoúrovňovém křížení polní cesty a železničního koridoru a jeví se rovněž bez významu. Dále směrem na jih protíná železniční trať ve velmi krátkém úseku IV (4,9 km) území stupně 4 – méně významné. V tomto úseku byly ověřovány 3 objekty: 2 mosty a 1 „nadchod“. Oba mosty jsou situovány na křížení s občasnými toky, podmostí jsou zamokřená. Terénní rekognoskace však probíhaly na konci listopadu v období s velkým množstvím srážek a tak je možné, že v období srážkového deficitu jsou podmostí suchá. V podmostí jednoho z mostů (č. CDV 142), který má dostatečné rozměry a neobsahuje žádné překážky, byly zjištěny stopy menší zvěře (zajíc, liška). Druhý most (č. CDV 141) má velmi netypické, nevhodné rozměry (výška více než 2-krát přesahuje šířku) přítomnost fauny nebyla zjištěna. Úsek V dlouhý 22,2 km prochází územím, které je hodnoceno z hlediska migrace stupněm 3 – významné. Byly zaznamenány pouze menší druhy (zajíc, liška). V uvedeném úseku se nachází celkem 11 objektů, na kterých byla zjišťována průchodnost, z toho 2 mosty na křížení s toky, 5 mostů bez toku, 3 propusty (2 rámové, 1 trubní) a 1 „nadchod“. Mosty na křížení železnice s toky jsou velmi dobře řešeny, mají dostatečnou podchodnou výšku i pro větší druhy a rovněž prostor mezi tokem a okraji mostu je dostatečný. Z 5 dalších mostů je má

174



jeden zamokřené podmostí, další 4 jsou suché, dobře průchodné, s dostatečnými rozměry, bez překážek a s atraktivním podmostím. Poslední úsek VI, situován mezi Břeclaví a státní hranicí s Rakouskem, je dlouhý 5,4 km a prochází územím stupně 2 – zvýšený význam. V extravilánu se zde nachází 4 objekty, z toho 3 mosty (z toho 1 na křížení s vodním tokem) a 1 trubní propust. Byla zjištěna v hojném počtu přítomnost srnčí zvěře (stopy, přímý výskyt). Srnčí zvěř však nevyužívá k procházení mosty, ale prochází velmi často a celkem bezpečně přímo přes železniční trať. V lednu t.r. byl pozorován přechod srny s kolouchem přes trať, a byly zjištěny četné stopy v ochozech, které vedou přímo přes koleje. Relativně bezpečný přechod přes trať srncům umožňují delší časové pauzy mezi jednotlivými vlakovými spoji, kdy není na lokalitách žádný hluk. Tabulka 4. Zhodnocení jednotlivých objektů na železničním koridoru Brno - Břeclav Železniční koridor Brno - Břeclav Počet „podchodů“ Úsek dobře průchodných i pro obtížně průchodných dobře průchodných pro velké savce živočichy do velikosti lišky nebo neprůchodných I II 4 2 4 III 1 3 3 IV 0 1 1 V 3 3 4 VI 2 1 1

Počet „nadchodů“ 1 1 1 1 0

Z uvedeného rozboru lze odvodit, že železniční koridor Brno – Břeclav – st. hranice je podstatně lépe průchodný pro volně žijící živočichy než předchozí hodnocená silnice I/43 Brno – Svitavy. K lepší průchodnosti přispívá kromě většího počtu a hustoty průchodných objektů i povaha železničního provozu. Elektrifikovaná trať neznečišťuje ovzduší a rovněž hluk je v době mezi projížděním vlaků zanedbatelný. Tyto podmínky umožňují volně žijícím živočichům procházet nejen mosty a propusty, ale také relativně bezpečně přímo přes trať. Lze však obdobně jako v případech dalších hodnocených komunikací konstatovat, že průchodnost a hustota objektů nekoresponduje s významem území z hlediska ochrany přírody.

B.4 DATABÁZE OBJEKTŮ V rámci řešení tohoto dílčího úkolu byla v roce 2002 zpracována databáze všech dokumentovaných objektů, která velmi usnadňuje zhodnocení sledovaných dálnic, silnic a železnic. Další funkce databáze je archivace velkého množství údajů, které byly získány za roky 2001 a 2002 řešení projektu a které dosud existovaly pouze v „papírové“ formě. Každý záznam obsahuje všechny prvky sledované v terénu (viz kapitola B.2 a obr. 1), struktura databáze je zřejmá z obr. 2.

175



Obr. 2. Schéma relace databáze dokumentovaných objektů.

176



Obr. 3. Data z pomocných tabulek databáze (výběr)

Z databáze je pořízen formulář, který obsahuje všechny dokumentované objekty (v současné době celkem 158) a obsahuje: -

dopravně - technická data: typ a rozměry objektu, použitý konstrukční materiál, staničení a charakter podmostí, apod.

-

biogeografická data: převažující druh fauny, další zjištěné druhy, typ pozorování (stopy, trus, přímý výskyt, kadaver), lokalizaci objektu, popis lokality a jejího okolí, název křižujícího toku, aj.

Příklad stránky formuláře je uveden v Příloze 1. Dále je z databáze pořízena sestava, jejíž příklad formou jedné stránky je v Příloze 2.

B.5 IDENTIFIKACE NEJVÍCE KONFLIKTNÍCH MÍST, ZPRŮCHODŇUJÍCÍ NÁVRHY Principy a postup možného zprůchodnění stávajících komunikací byly již popsány ve výroční zprávě tohoto projektu za rok 2001 [1]. Podle tohoto postupu je možno rozdělit případné rekonstrukce na 2 typy, podle míry zásahu do objektu a investiční náročnosti: Typ 1 - změny rozměrů objektu nejsou bezpodmínečně nutné. Typ 2 - jsou nutné změny rozměrů objektu, tj. rozšířit objekt nebo zvětšit jeho výšku. Je zřejmé, že mnohem jednodušší je zprůchodnění objektu, které nevyžaduje změnu rozměrů. V těchto případech je vhodné použít opatření jako např.: odstranění existujících překážek (zdi napříč, kaskády toků, atd.), odstranění cizorodých prvků, jsou-li přítomny 177



(dlažba, zábradlí, ostré kameny, atd.), zarovnání podmostí, osázení vhodnou vegetací nebo vybudování lávek nebo jiných konstrukcí pro přechod fauny. Při navrhování zprůchodňujících opatření je nutno respektovat příslušné české státní normy (ČSN): především základní normu pro projektování mostních objektů ČSN 73 6201, která řeší i přechody vodních toků, a dále také ČSN 73 6101 „Projektování silnic a dálnic“, ČSN 73 6110 „Projektování místních komunikací“ , ČSN 75 2130 „Křížení a souběhy vodních toků s drahami, pozemními komunikacemi a vedeními“ , ČSN 75 2101 „Ekologizace úprav vodních toků“, ČSN 75 2106 „Hrazení bystřin a strží“, TNV 75 2102 „Úprava potoků“, TNV 75 2103 „Úprava řek“ a ČSN 75 4030 „Křížení a souběhy melioračních zařízení s drahami, pozemními komunikacemi a vedeními“. Z uvedených celkem 158 rekognoskovaných objektů jsou průběžně vybírány objekty, které : -

-

se nachází na nejvíce konfliktních místech křížení dopravních cest s oblastmi výskytu chráněných živočichů nebo s oblastmi zvýšeného migračního významu (stupně 1 – 3), volně žijící živočichové jimi procházejí nebo byl zaznamenán jejich výskyt v bezprostředním okolí těchto objektů, jsou obtížně průchodné nebo neprůchodné, ale pro jejich zprůchodnění není bezpodmínečně nutná změna rozměrů (patří tedy k typu 1).

Seznam objektů doporučených k realizaci zprůchodňujících opatření je ve stádiu rozpracovanosti a bude kompletní po ukončení fáze dokumentace objektů na vybrané silniční a železniční síti jižní a střední Moravy. Proto není uveden v této zprávě.

C NÁVRHOVÁ ČÁST Možný postup defragmentace stávající silniční a železniční sítě byl již popsán ve výroční zprávě tohoto projektu za rok 2001 [1]. Další plán řešení je v souladu s tímto postupem a bude zaměřena především na: -

provedení zhodnocení bariérového efektu železničního koridoru Břeclav – Přerov a tím bude dokončena fáze zjišťování průchodnosti dopravních cest na zájmovém území jižní a střední Moravy,

-

dokončení databáze a celkového zhodnocení jednotlivých komunikací a jejich vzájemné porovnání,

-

výběr nejvíce problematických objektů podle kriterií uvedených v kapitole B5 a návrh nápravných opatření, v členění na Typ 1 a Typ 2, při respektování příslušných ČSN (viz kapitola B5); návrhy opatření budou projednány se správci komunikací a poté realizovány,

-

sledování, zda jsou objekty po realizaci opatření více využívány volně žijícími živočichy než před realizací, za pomoci monitorovacích metod běžně využívaných v EU (pískové lože, atd.).

178



LITERATURA [1]

ČSN 73 6100: Názvosloví silničních komunikací, 1983.

[2]

LEUKERTOVÁ, J. a kol. TP 53. Protierozní opatření na svazích pozemních komunikací. Brno: Ministerstvo pro hospodářskou politiku a rozvoj ČR – správa pro dopravu, 1992.

[3]

STEHLÍK, O. Geografická rajonizace eroze půdy v ČSR. Metodika zpracování. Studia geographica 13, 1970.

[4]

ZDRAŽIL, K. Ekonomické hodnocení protierozní ochrany. Metodika výpočtu. Praha: Ústav vědeckotechnických informací MZLVH, 1965.

[5]

FUSÁN, O., KODYM, O. a kol. Geologická mapa ČSSR 1 : 500 000. Praha: Ústřední ústav geologický, 1957.

[6]

STEHLÍK, O. Potenciální eroze půdy v ČSR. Mapa 1 : 500 000. Brno: Geografický ústav ČSAV, 1973.

[7]

ČSN 73 6101 Projektování silnic a dálnic, 2000.

[8]

ČSN 75 6101 Stokové sítě a kanalizační přípojky,1995.

[9]

HLAVÁČ, V., ANDĚL, P. Metodická příručka k zajišťování průchodnosti dálničních komunikací pro volně žijící živočichy. Praha: Agentura ochrany přírody a krajiny ČR, 2000.

[10] KUDRNOVSKÁ, O., KOUSAL, J. Výšková členitost reliéfu ČSR. Mapa 1 : 50 000. Brno: Geografický ústav ČSAV, 1971. [11] BRINKE, J. Úvod do geografie dopravy (učební text). Praha: Karolinum, 1999. [12] WOZNICA, L., ŠVANDA, J. Dopravní tvary georeliéfu a sesuvy v trase silnice I/50 v centrálních Chřibech. Geomorfologický sborník 1 (Stav geomorfologických výzkumů v roce 2002). Masarykova univerzita, Brno. 2002, s. 153 – 156. [13] ZÁRUBA, Q., MENCL, V. Sesuvy a zabezpečování svahů. Praha: Academia, 1987 [14] FICNER, V. a kol. Průvodní zpráva k projektové dokumentaci pro stavební povolení (DSP) akce Silnice I/50 stoupací pruh – KM, UH. Brno: Dopravoprojekt Brno a. s., 1999. [15] FICNER, V a kol. Silnice I/50, Staré Hutě – Rasová – Starý Hrozenkov I (technická zpráva). Brno: Dopravoprojekt Brno a.s., 2000. [16] ADAMEC V., DUFEK J., HUZLÍK J., CHOLAVA R., JEDLIČKA J., KLUSTOVÁ P., MADARASZOVÁ I., MAREŠOVÁ V., MERTL A., PALÁN J., ŠEĎA V., ŠUCMANOVÁ M., ŠVANDA J., TRHLÍKOVÁ B. Výzkum zátěže životního prostředí z dopravy. Výroční zpráva za rok 2001. CDV Brno 2002.

SOUHRN Řešení pokračovalo případovou studií na severní a střední Moravě zhodnocením průchodnosti železničního koridoru Brno – Břeclav a silnice pro mezinárodní provoz I/43 Brno – Svitavy. Dále byla zpracována databáze všech 158 dosud dokumentovaných objektů v programu Microsoft Access, s propojením do GIS. Bylo zhodnoceno zastoupení tvarů zemního tělesa komunikace v ploché pahorkatině a hornatině, ověřen vliv erozní odolnosti

179



hornin na svahy zemního tělesa komunikace a stanoven vliv tvarů zemního tělesa komunikace a sesuvů na kvalitu životního prostředí a provoz silnice I/50 v centrálních Chřibech.

KLÍČOVÁ SLOVA fragmentace, krajina, dopravní infrastruktura, fauna, volně žijící živočichové, tvary zemního tělesa komunikace, sesuvy.

SUMMARY The case study of fragmentation impact assessment has been continued by the evaluation of wildlife permeability of railway corridor Brno – Břeclav and international road No. I/43 Brno – Svitavy. In addition, the database of all 158 recognised bridges and culverts with the connection to GIS has been created. The other research was dealing with the occurrence of individual transport infrastructure body shapes in flat and hilly landscape, impact of rocks erosion resistance on the infrastructure bodies. In the central “Chřiby” hills, the impacts of slips on the traffic and environmental quality has been evaluated.

KEY WORDS fragmentation, landscape, transport infrastructure, fauna, wildlife, transport infrastructure body shapes, slips

POUŽITÉ ZKRATKY EIA GIS GPS SEA TZTK ŽP

hodnocení vlivů na životní prostředí geografický informační systém Global Position System strategické hodnocení vlivů na životní prostředí tvar zemního tělesa komunikace životní prostředí

PŘÍLOHY Příloha 1: formulář databáze Příloha 2: sestava databáze Příloha 3: - obr. 1 Antropogenní geomorfologické procesy spojené s výstavbou komunikací, - obr. 2 Vliv TZTK na kvalitu ŽP a provoz silničních komunikací - obr. 3 Možnosti zprůchodnění TZTK pro volně žijící živočichy, - obr. 4 Vliv TZTK a sesuvů na kvalitu ŽP a provoz (údržbu) silnice I/50, - obr. 5 Zastoupení TZTK na silnicích plochých pahorkatin a hornatin, - obr. 6 Výkopový svah na východním okraji Horní Rudné, - obr. 7 Výkopový svah s odvodňovacím příkopem v Rudné - obr. 8 Zárubní zeď z pískovcových kvádrů zpevňující výkopový svah v Rudné 180


-


obr. 9 Betonová zárubní zeď zpevňující násypový svah nad Chrastovským potokem v Rudné obr. 10 Zářez ve střední části komunikace Mokrá Hora – Soběšice obr. 11 Výkopový svah v eluviu biotitických granodioritů ve střední části komunikace Mokrá Hora – Soběšice, obr. 12 Vliv TZTK a sesuvů na životní prostředí a provoz (údržbu) silnice I/50 – mapa

181

PŘÍLOHA 1

Formulář databáze

Záznam o terénní rekognoskaci dopravních stave z hlediska jejich průchodnosti pro faunu. Evidenční číslo

1

Typ komunikace

R46

Převažující druh

srnec

Další zjištěné druhy

zajíc

Typ pozorování

stopy a jiná pobytová znamení

Typ objektu

Označení objektu

-----

Úsek (km)

2,3

kuna

most na křížení se stálým tokem, podchodná výška přesahuje 2,5 m

Popis místa a okolí

Materiál

Název křižujícího toku

Marchanice

Charakter podmostí

zpevněný (hlína, volně ložený štěrk), s vegetací

Migrační významnost

území méně významné

m od nejbližší obce

Vyškov Regulace toku

Typ komunikace

R46

Převažující druh

-------

Další zjištěné druhy

------

Typ pozorování

bez výskytu

směrem

SV

neregulován

-----

Úsek (km)

7

Délka (m) ------

most bez stálého toku, podchodná výška přesahuje 2,5 m

Materiál

25

Šířka (m)

9

Výška (m)

6

jiné

křížení R46 a přítoku Pustiměřského potoka

1000

m od nejbližší obce

Pustiměř

Název křižujícího toku

bezejmenný

Charakter podmostí

zpevněný (hlína, volně ložený štěrk), bez vegetace


území méně významné

zhodnocení in situ:

7

Označení objektu

2

Objekt je vzdálen cca

16

Výška (m)

velmi významný,hojně využíván i velkými savci, dobrá průchodnost

Evidenční číslo

Popis místa a okolí

Šířka (m)

v okolí pole, remízky, zarostlé břehy potoka

1000

Typ objektu

25

beton

Objekt je vzdálen cca

zhodnocení in situ:

Délka (m)

Regulace toku

bez významu, nevyužíván, technicky neprůchodný

směrem bez toku

VSV

PŘÍLOHA 2

Sestava databáze

Zhodnocení bariérového efektu komunikací Výstupní sestava databáze objektů

Název komunikace

D1


Č Šířka Výška 39

6

6

území méně významné Vodní tok ---------

Převažující druh ------bez výskytu

40

6

8

--------

liška stopy a jiná pobytová znamení


Č Šířka Výška 73

8

5

8

4,5

Vodní tok Křivý

Převažující druh -------

--------

------bez výskytu

75

3,3

3,3

bezejmenný

------bez výskytu

76

61

--


středně významný, běžně využíván drobnými obratlovci


málo významný, řídce využívaný jen drobnými živočichy

--------

ropucha

Typ objektu

--

--

bezejmenný

-------

málo až středně významný


most je průchodný, ale významnost nelze přesněji zhodnotit



"nadchod"

středně významný, běžně využíván drobnými obratlovci

trubní propust jednoduchý


most na křížení se stálým tokem, podchodná výška nepřesahuje 2,5 m


most na křížení se stálým tokem, podchodná výška nepřesahuje 2,5 m


bez výskytu

78

--

--

bezejmenný

------bez výskytu

79

--

--

Kozlovský

------bez výskytu

Kvalita průchodnosti


přímý výskyt

77

Kvalita průchodnosti

území mimořádného významu

bez výskytu

74

Typ objektu

DÚ 12 ANALÝZA EKONOMICKÝCH DOPADŮ ZÁTĚŽE ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ Z PŘEPRAVNÍCH PROCESŮ



DÚ 12 Analýza ekonomických dopadů zátěže životního prostředí z dopravy Řešitel:

Ing. Stanislav Kutáček; [email protected]

Spoluřešitelé: Bc. Viktor Šeďa Ing. Ivo Drahotský, PhD - Univerzita Pardubice Ing. Jaromír Kovář - ČEÚ Praha

A KONSTATAČNÍ ČÁST A.1 SOUČASNÝ STAV ŘEŠENÉ PROBLEMATIKY V České republice (ČR) neexistuje obecná shoda na jednotné metodologii výpočtu externích nákladů dopravních procesů. Dosud publikované údaje jsou často pouze problematickou transformací zahraničních studií. Navíc v ČR dosud nebyl publikován ucelený přehled metod, které je možné při hodnocení externích efektů v dopravě použít. Takový přehled s uvedením hlavních výhod a nevýhod všech potenciálně použitelných metod by byl dobrým základem pro seriózní vědeckou diskusi, vedoucí ke shodě na nejvhodnějších metodách oceňování externích nákladů v ČR. Dosud proběhly v podmínkách ČR pouze dílčí nesystematické pokusy o vyčíslení externích nákladů přepravních procesů. Díky roztříštěné metodice a neshodě odborníků na vhodných metodách ekonomického vyjadřování externích nákladů nelze činit konzistentní závěry o vývoji externích nákladů v ČR. Snahou řešitelského pracoviště je zavést takovou metodiku výpočtu externích nákladů z dopravy, která by poskytovala pokud možno co nejpřesnější odhady a umožňovala systematické sledování jejich vývoje.

A.2 TEORETICKÝ RÁMEC Existují čtyři základní přístupy k vyčíslování externích nákladů. Hlavními dvěma kategoriemi jsou přístupy založené na projevených preferencích (revealed preference) a vyjádřených preferencích (stated preference). Za třetí kategorii jsou považovány přístupy odhadující náklady vyhnutí se (náklady prevence, avoidance costs). Ty je nutné posuzovat v komplementárním vztahu k nákladům poškození (damage costs). Čtvrtou možností je konstrukce vztahů dávka-odpověď (dose-response functions). To vlastně není samostatná metoda ocenění, spíše jde o hledání způsobu, jak transformovat komplexní efekty na řadu ocenitelných položek. Následující odstavce podávají stručný přehled uvedených metod.

A.2.1 Projevené preference Metody projevených preferencí jsou založeny na sledování skutečného chování účastníků tržních transakcí, podle něhož se poté odvozuje hodnota netržních statků nebo netržních komponent tržních statků. Například metoda cestovních nákladů sleduje skutečný čas rekreace a cestovní rozhodnutí. Tato data pak využívá pro ocenění například rekreačních oblastí. Metoda hedonického oceňování využívá pro odhad ocenění netržních komponent statků

182



rozdíly v cenách a charakteristikách různých jednotek téhož tržního statku (např. domu) – často je touto metodou oceňována úroveň hluku.

A.2.2 Vyjádřené preference Metody vyjádřených preferencí vychází z hypotetických reakcí na přesně formulované situace. Hodnoty jsou odvozovány přímo prostřednictvím dotazníku - potom mluvíme o kontingečních metodách (contingent valuation), nebo nepřímo odvozováním hypotetických změn v chování (conjoint analysis). Hlavní výhodou tohoto přístupu je velká míra kontroly díky možnosti přesně specifikovat hypotetické situace a měřit všechny druhy hodnot. Hlavní nevýhody vychází z toho, že respondenti jsou postaveni před hypotetickou situaci, což může významně systematicky změnit jejich odpovědi oproti reálným reakcím.

A.2.3 Preventivní náklady, náklady nahrazení Jako třetí kategorie metod se uvádí odhady nákladů vyhnutí se (preventivní náklady, avoidance costs) nebo nákladů nahrazení (replacement costs). Výše preventivních nákladů nebo nákladů na obnovu/nahrazení není totožná s hodnotou posuzovaného efektu. Například hodnota škod způsobených znečištěním ovzduší může být větší či menší, než jsou náklady na preventivní opatření či na následné opravy. Metody výpočtu výše preventivních nákladů tedy nejsou alternativou ke kalkulacím škod (damage costs), ale spíše jejich doplněním. Znalost jak výše škod, tak nákladů na preventivní opatření a nákladů na odstranění škod umožňuje činit správná rozhodnutí.

A.2.4 Funkce dávka-odpověď Za čtvrtou metodu oceňování externích nákladů se považuje kostrukce vztahů dávkaodpověď. Jde vlastně o způsob, jak přetransformovat komplexní efekty na série snáze ocenitelných položek. Například přímé ocenění emisí znečišťujících látek do ovzduší je potenciálně velmi obtížné1. Nepřímé ocenění pomocí funkcí dávka-odpověď může být snazší: lze vytvořit samostatné funkce pro vztahy znečištěného ovzduší a různých kategorií škod (např. účinky na lidské zdraví, poškození budov, škody na zemědělské produkci apod.). Každá z těchto kategorií může být poté peněžně ohodnocena – u některých kategorií existuje tržní cena, avšak u některých netržních (lidské zdraví) je zapotřebí vypomoci si metodami projevených či vyjádřených preferencí.

A.3 PŘEHLED STUDIÍ V ČR Následující přehled studií zabývajících se vyčíslováním externích nákladů v ČR zpracoval Český ekologický ústav (ČEÚ) [6]. Podle této práce uskutečnil první významnější kvantifikaci ekonomických škod na životním prostředí včetně škod na zdraví lidí v českých podmínkách letech 1970-1972 Voráček. Jeho tehdejší postupy prokázaly ekonomické škody na životním prostředí tehdejší ČSSR ve výši 3-4 mld. Kč za rok 1970. Mnohem rozsáhlejší výzkum (koordinoval 30 týmů ze 7 tehdejších socialistických zemí) se pod vedením Voráčka uskutečnil k roce 1980. S využitím rozsáhlé podrobné statistiky a evidence se podařilo prokázat minimální ekonomické škody na životním prostředí ČSSR ve 1

Proběhly však již pokusy ocenit tyto efekty metodami projevených nebo vyjádřených preferencí.

183



výši 35 mld. Kč v roce 1980. Polena v roce 1982 vyčíslil odhadované ekonomické škody způsobené nadměrným dopravním hlukem na cca 3 mld Kčs k roku 1980 a v roce 1983 se pokusil o vyčíslení ekonomických škod způsobených emisemi v ČSSR k roku 1980. Tyto výzkumy, které můžeme brát i nyní v úvahu, však byly na přelomu 80. a 90. let ukončeny. Počátkem 90. let nebyly řešeny žádné významnější studie v oblasti kvantifikace ekonomických škod na životním prostředí. Některé práce z tohoto období probíhaly buď mechanickými aplikacemi západních postupů (tímto směrem postupoval zejména Šlachta) nebo málo přesnými aplikacemi někdejších postupů Poleny et al. Po Polenovi se o vyčíslení ekonomických škod na zdraví lidí způsobených emisemi z dopravy pokusila až Tywoniaková v roce 1992. Práce, která nebyla podložena dlouhodobějším výzkumem, byla negativně ovlivněna i dopadem zrušení a nedostupnosti některých statistických údajů počátkem 90. let. Tywoniaková vyšla z měrných emisí, které produkují základní druhy motorů dopravních prostředků (u elektřiny elektráren), násobila je dopravním výkonem jednotlivých druhů dopravy a dostala tak odhadovanou výši základních druhů emisí jednotlivých druhů škodlivin z dopravy. Z OECD převzala měrnou řadu toxicity jednotlivých škodlivin. Základní škodlivinou vůči lidskému zdraví byl i zde oxid uhelnatý (CO) = 1. Škodlivost ostatních škodlivin byla odvozena od něj v poměru oxidy dusíku (NOx) = 200, plynné uhlovodíky (CxHy) = 500, oxid siřičitý (SO2) = 125 a pevné částice (PM10) = 100. Proti Polenovi jde o koeficienty asi o řád vyšší. Postup J. Tywoniakové má však některé nedostatky: -

chybí koeficient pro významnou škodlivinu „přízemní ozón“;

-

neznáme průměrnou toxicitu nespálených uhlovodíků CxHy i dnes vyčíslovaných těkavých organických látek (volatile organic compounds VOC) vůči lidskému zdraví;2

-

problém toxicity pevných či tuhých částic: škodlivost tuhých částic se výrazně liší podle jejich velikosti;3

-

stále chybí odborný názor lékařů na reálnost jednotlivých koeficientů toxicity.

Obdobnou studii provedla v roce 1996 Machová. Vzájemný vztah škodlivin používá stejný jako Polena. Měrné ztráty na zdraví lidí pak vychází za 1t CO = 1 215 Kč, CxHy = 6 080, NOx = 12 155 Kč, SO2 = 8 512 Kč a pevné částice 8 515 Kč. Do výsledných škod je zahrnuta i elektřina spotřebovaná elektrickou trakcí železniční dopravy. Jedná se o sazby Poleny, 2

Jak CxHy tak i VOC jsou značně různorodou skupinou škodlivin. CxHy nedefinují ani staré ani nové právní předpisy o ochraně ovzduší, přestože CxHy byly na základě zákona č. 389/1991 Sb. až do 31.12.2002 zpoplatňovány. Zahrnují ale velmi širokou škálu látek s velmi rozdílnou toxicitou vůči lidskému zdraví včetně mimořádně škodlivých polyaromatických uhlovodíků (PAH), polychlorovaných bifenylů (PCB), dioxinů a furanů. Vyhláška MŽP č. 355/2002 Sb. v § 2, písm. h vymezuje VOC “jako soubor těkavých sloučenin nebo jejich směsí charakterizovaných podobnou mírou působení na zdraví lidí, zvířat a na životní prostředí”. Podle § 3 tamtéž mají “kategorie látky klasifikované jako karcinogenní, mutagenní a toxické pro reprodukci a jsou označeny R-větou R 45, R 46, R 49, R 60 a R 61, halogenové organické látky klasifikované podle nařízení vlády č. 25/99 Sb., ostatní těkavé organické látky a benzíny”. U obou nejsou problémem emise, ale imise, které se však značně liší nejen na základě různých podmínek rozptylu, ale i např. v závislosti na přístupu či nepřístupu slunečního záření. Reakcí emisí z motorů vznikají další často závažné škodliviny. Z důvodu nedostatku podkladů zde proto ponecháváme ocenění toxicity CxHy a VOC stejné s tím, že skutečnost je zejména u naftových motorů a vysokooktanových benzínů (natural) výrazně horší. 3 Studie (rešerše) Vacka [6] konstatuje, že zdraví lidí zdaleka nejvíce škodí nejmenší částice, resp. oceňovat poškozování zdraví lidí na základě hmotnosti částic není adekvátní. Na druhé straně je těžko přijatelný názor, že z emisí (resp. z imisí) dopravy škodí lidskému zdraví jen malé částice menší než PM10 či dokonce menší než PM01.

184



násobené inflací spotřebitelských cen a koeficient převodu národního důchodu na HDP v ČR 1,2126427. Autorka počítala jen škody způsobované železniční a silniční dopravou v rozdělení na nákladní a osobní, u železniční též na motorovou a elektrickou trakci. Emise škodlivin, které produkují jednotlivé druhy dopravy, v roce 1996 již vyčíslilo CDV. Ačkoliv své tehdejší odhady CDV později zpřesňovalo a přepočítávalo starší odhady emisí, umožnilo s vyšší přesností vyjít při vyčíslování ekonomických škod na zdraví lidí z emisí. Šlachta používá ve starších pracích faktor toxicity jako Tywoniaková. V roce 1996 a 1997 bere jako rozhodující pevné částice o průměru menším než 10 mikronů, tzv. PM10, na které přepočítává toxicitu ostatních škodlivin vůči lidskému zdraví. Podle odborného odhadu zvýšené množství emisí PM10 o 1 mg.m-3 zvýší úmrtnost o 0,101 %. Ve své studii Šlachta aplikoval metodický postup EU, resp. CEMT [3]. Při použití odhadů za méně vyspělé státy EU (jižní Evropa) dostává pro ČR ekonomické škody způsobené na zdraví lidí emisemi ze silniční dopravy 817 mil. ECU, tj. asi 27,37 mld. Kč. Na osobní auta podle autora připadá 74 mil. ECU, na autobusy 495 mil. ECU a na nákladní auta 248 mil. ECU. Tento poměr však považujeme za nepřesný. Problém je zřejmě v příliš velké váze PM10, které z velké části produkují naftové motory. Vlastní metodiku založenou na využití výše zmíněných studií vyvíjel během devadesátých let Zeman, který navrhl „Tabulku nekalkulovaných nákladů a výnosů“ dvou a posléze pěti základních druhu dopravy v ČR (silniční, železniční, vodní, letecké a městské hromadné dopravy - MHD). Metodika byla postupně zdokonalována, některé odhady se podařilo nahradit přesnějšími výpočty, některé dříve nevyčíslené položky se podařilo kvantifikovat. Všechna provedená zpřesnění ovlivňovala především nejzajímavější čisté nekalkulované náklady dvou rozhodujících druhů dopravy v ČR - silniční a železniční. Jejich celkové saldo se tím ale příliš neměnilo, neboť jednotlivé změny se většinou vzájemně kompenzovaly. Některá další zpřesnění nebo rozšíření byla žádoucí, a to nejen u MHD, jejíž některé náklady se dlouho skrývaly v rámci silniční dopravy.

A.3.1 Škody na zdraví lidí způsobené emisemi První významný pokus v této oblasti uskutečnil v tehdejším Československu v roce 1983 Polena. Ekonomické škody na zdraví lidí vyčíslil jako ztráty vlivem nucené pracovní nečinnosti osob v produktivním věku zabitých, zmrzačených, zraněných a častěji nemocných v důsledku nehod, emisí a hluku z dopravy a náklady na léčení vlivem nehod, emisí a hluku z dopravy zraněných, zmrzačených a častěji nemocných. Polena vycházel z tehdy používaného ukazatele vytvořený národní důchod.4 Výpočty byly prováděny s vědomím mnoha vážných omezení, a to zejména:

4

-

Nedostatečná znalost poškozování zdraví lidí jednotlivými druhy emisí. Ani do té doby nejrozsáhlejší výzkum Seskina a kol. [6] v USA nebyl zdaleka tak jednoznačný. V zahraničí se později používaly řádově vyšší faktory toxicity, než použil Polena. Polena uvažoval vliv exhalací na 12 skupin onemocnění na základě 20 % statistického výběru.

-

Nedostatečné měření emisí. První odhady emisí ze stacionárních zdrojů se v bývalé ČSSR uskutečnily až v době výzkumu Poleny. Pozdější kontinuální měření na komíně ukázalo, že při modelových výpočtech použitý tzv. emisní faktor

Národní důchod byl po roce 1989 nahrazen ukazatelem vytvořený hrubý domácí produkt (HDP).

185



nadhodnocoval emise SO2 a NOx ze stacionárních zdrojů. Naopak podhodnoceny byly zřejmě emise z mobilních zdrojů, tj. z motorových dopravních prostředků. -

Téměř chybějící transformace emisí na imise včetně vzniku nových škodlivin, zejména pod vlivem slunečního záření.

-

Absence některých škodlivin, např. přízemního ozónu.

-

Variabilita odolnosti různých lidí ke stejnému znečištění.

Věrohodný byl výpočet ztrát vlivem nucené pracovní nečinnosti osob v produktivním věku na základě podílu 1 pracovní hodiny na tvorbě hrubého národního důchodu a nákladů na léčení na základě zdravotnických statistik. Produktivní ztráta na 1 pracovníka a 1 den nemoci byla 332 Kčs. U předčasných úmrtí se zvažoval věk a vzdělání, u důchodců byly zvažovány i úspory z fondu společenské spotřeby. Konkrétní ztráty vlivem emisí v roce 1980 v ČSSR činily podle Poleny z dočasné produktivní nečinnosti nemocných 3 224,112 mil. Kčs, z trvalé produktivní nečinnosti předčasně zemřelých 2 565,711 mil. Kčs, ze snížené produktivní schopnosti spojené s přechodem do invalidního důchodu 1 348,541 mil. Kčs, náklady hospitalizace 471,723 mil. Kčs a náklady na účet dispenzarizace a návštěv zdravotnických zařízení 151,02 mil. Kčs. Ztráty vlivem nucené pracovní nečinnosti osob v produktivním věku v důsledku znečištění ovzduší a zvýšené náklady na léčení v důsledku exhalací častěji nemocných byly v ČSSR v roce 1980 vyčísleny asi na 7 761,17 mil. Kčs. Náklady na léčení vyšly asi 11x nižší ve srovnání se ztrátami vlivem nucené pracovní nečinnosti osob v produktivním věku. Podíl dopravy na škodách z emisí na zdraví lidí Polena odvodil z monetarizace škodlivin na základě relativních faktorů škodlivin, kdy CO = 1, SO2 = 7, CxHy = 5, NOx = 10, pevné částice = 7. Ztráty vlivem koroze a v zemědělství byly přičteny plně SO2. Odtud dospěl k částce 285,27 Kč/t CO, 1996,89 Kč/t SOx, 1426,35 Kč/t CxHy, 2852,70 Kč/t NOx a 1996,89 Kč/t prachu. Emise byly vzaty z odhadu za rok 1975. V roce 1980 měly být podobné. Rozhodující se ukázala silniční doprava a MHD. Emise ze silniční dopravy byly odhadnuty na základě měrných emisí CO, CxHy a NOx u základních druhů dopravních prostředků, výkonů jednotlivých druhů dopravy v rozčlenění na kraje, dále se rozlišoval městský a rychlostní režim. Emise z dopravy měly v roce 1980 v ČSSR způsobit ekonomické škody ve výši 371,189 mil. Kč, z toho ze silniční a městské dopravy 335,301 mil. Kčs/rok, z železniční 34,9 mil. Kčs, z vodní 0,938 mil. Kčs a z letecké dopravy 0,05 mil. Kčs. Emise z dopravy se na škodách a ztrátách v národním hospodářství z emisí měly podílet 3,9 %. Polena provedl i propočet ztrát z dopravních exhalací na pozemních komunikacích v přepočtu na 1 km dopravní cesty. Za průměrem jsou samozřejmě skryty velké rozdíly. Popsané propočty škod provedené počátkem 80. let Polenou je nutné hodnotit kladně, a to i přes některé nedostatky ke kterým patří: -

nedostatečné znalosti mnohých nezbytných skutečností;

-

tehdejší nedostatečná evidence některých údajů a dat;

-

problematická přesnost (u nákladů zvýšené nemocnosti vlivem emisí z dopravy je třeba uvažovat s tolerancí cca 30 %).

186



A.4 CÍLE ŘEŠENÍ Cílem řešení je vyčíslení externích nákladů dopravy, které budou sloužit jako podklad pro zavádění tzv. internalizačních opatření podle zásady „znečišťovatel platí“. Analýzy budou navazovat na aplikaci metody CEMT [3] na podmínky ČR. Využity budou poznatky dalších studií realizovaných v podmínkách ČR a též mnohé zahraniční práce. Kvantifikace externích nákladů je klíčovou podmínkou jejich internalizace. Teprve poté mohou následovat podložené návrhy potřebných opatření. K tomu však budou zapotřebí další analýzy, zejména sociálního a politického charakteru. Řešení bude respektovat legislativu ČR v uvedené oblasti a bude v souladu s předpisy a směrnicemi EU.


kvantifikace externích nákladů za hluk, emise, kongesce a dopravní nehodovost podle metodiky CEMT/ECMT za rok 2001 (v intencích studie Efficient Transport for Europe Policies for Internalisation of External Costs [3]);

-

analýza české metodiky kvantifikace externích nákladů z dopravy a její aplikace na současné podmínky;

-

subjektivní metody oceňování lidského života (dotazníkový průzkum);

-

výpočet ceny života, hluku a emisí na základě provedeného dotazníkového průzkumu;

-

celkové srovnání možnosti využití kvantifikací externích nákladů subjektivními a objektivními metodami.

B. ANALYTICKÁ ČÁST B.1 KVANTIFIKACE EXTERNÍCH NÁKLADŮ PŘEPRAVNÍCH PROCESŮ V následujících kapitolách jsou vyčísleny externí náklady přepravních procesů podle jednotlivých druhů. Dále, pokud to metodika a dostupnost dat umožňuje, je provedeno rozdělení externích nákladů podle druhů dopravy, popř. podle typů vozidel. Je-li to možné z hlediska výše uvedených omezení, je provedena predikce vývoje externích nákladů do roku 2015.

B.1.1 Externí náklady dopravních nehod Silniční doprava V roce 2002 provedl řešitelský kolektiv jako vůbec první v České republice reprezentativní průzkum ochoty platit za snížení rizika úmrtí při dopravní nehodě. Výsledkem bylo stanovení statistické ceny života na úrovni 20 milionů Kč. Uvedený výsledek zhruba koresponduje s hodnotou uvedenou ve studii Evropské konference ministrů dopravy [3]. Ta na základě srovnání 14 západoevropských studií doporučuje používat statistickou hodnotu života ve výši 1,5 milionu až 2 miliony ECU. Po přepočítání kurzem 30 Kč/€ a paritou kupní síly dostaneme rozmezí 19 – 25 milionů Kč. 187



Metodika CEMT dále doporučuje používat pro externí náklady těžkého zranění při dopravní nehodě 13 % hodnoty statistického života, což je 2,6 milionů Kč; externí náklady lehkého zranění jsou ohodnoceny ve výši 1 % hodnoty statistického života, tedy 0,2 milionu Kč. Následující tabulka 1 podává přehled o počtu obětí dopravních nehod v silniční dopravě v roce 2001: Tabulka 1.

Počet dopravních nehod v silniční dopravě a počty jejich obětí v ČR (2001)

Počet dopravních nehod

Počet usmrcených osob5

Počet těžce zraněných osob

Počet lehce zraněných osob

185 664

1 334

5 378

28 297 Zdroj: (ŘSDP PP ČR)

Z výše uvedených dat je možné vypočítat externí náklady dopravních nehod v silniční dopravě. Výsledky výpočtu shrnuje tabulka 2. Tabulka 2.

Externí náklady dopravních nehod v silniční dopravě v ČR v r. 2001 (mld. Kč)

Usmrcení

Těžká zranění

Lehká zranění

Celkem

26,7

14,0

5,7

46,4 Zdroj: CDV

Použitá metodika doporučuje při rozdělování externích nákladů na jednotlivé typy vozidel použít národní statistiky. Pokud národní statistiky takové rozdělení neumožňují, navrhuje následující poměr: 72 % osobní automobily, 15 % nákladní automobily a 2,9 % autobusy. Motocyklům, kterým je možné přičíst cca 10,6 % dopravních nehod. Jde však pouze o orientační průměrné hodnoty. V podmínkách ČR statistika dopravních nehod neumožňuje uspokojivě rozdělit počty dopravních nehod podle jednotlivých typů vozidel na základě odpovědnostního principu. Ve výpočtu se proto přidržíme průměrných hodnot doporučených metodikou CEMT. Tabulka 3.

Externí náklady dopravních nehod v silniční dopravě v ČR podle jednotlivých typů vozidel v r. 2001 (mld. Kč)

Podíl na dopravních nehodách ( %) Podíl externích nákladů (mld. Kč)

Osobní automobily 72 33,4

Nákladní automobily 15 6,9

Motocykly 10,6 4,9

Autobusy 2,9 1,3 Zdroj: CDV

Typickým rysem metodiky CEMT je určování průměrných externích nákladů vztažených na tisíc osobokilometrů, resp. na tisíc tunokilometrů. Vzhledem k tomu, že již výpočet rozdělení celkových externích nákladů mezi jednotlivé typy vozidel vychází z orientačních podílů (viz tabulka 3), je nutné upozornit na to, že hodnoty uvedené v tabulce 4 mají pouze orientační charakter. Pomocí statistiky přepravních výkonů6 tedy získáme průměrné externí náklady jednotlivých typů vozidel.

5 6

Do 30 dnů od dopravní nehody. CDV

188



Tabulka 4.

Měrné externí náklady dopravních nehod v silniční dopravě v ČR podle jednotlivých typů dopravních prostředků v r. 2001 (mld. Kč)

Přepravní výkon (mld. oskm, resp. Mld. tkm) Měrné externí náklady (Kč/ tis. oskm, resp. Kč/tis. tkm)

Osobní automobily

Nákladní automobily

Motocykly

Autobusy

65,52

40,26

-

10,37

509,04

172,59

-

129,54 Zdroj: CDV

Srovnání výsledků objektivních a subjektivních metod Ve svých výpočtech objektivních externích nákladů dopravních nehod bere Koňárek [1] v úvahu následující skupiny nákladů spojených se silničními dopravními nehodami: -

náklady na zdravotní péči, administrativní náklady policie, administrativní náklady soudů, ztrátu na produkci, výdaje sociálního zabezpečení.

Dále autor počítá též s hmotnými škodami na vozidlech a administrativními náklady pojišťoven. Tyto druhy nákladů však nelze považovat za externí náklady. Pojištění je právě jedním ze způsobů, jak internalizovat část nákladů dopravních nehod (v tomto případě hmotné škody). Tabulka 5 uvádí výsledky výzkumu Aktualizace výpočtů ztrát způsobených nehodovostí v silničním provozu [1] (snížené o hmotné škody na vozidlech a náklady pojišťoven). Tabulka 5.

Externí náklady dopravních nehod - objektivní přístup (ČR, 2000) Usmrcení

Těžké zranění

Pouze hmotné škody

Lehké zranění

Náklady na zdravotní péči

94 541

842 567

74 367

0

Administrativní náklady Policie

15 882

3 032

1 389

689

Administrativní náklady soudů

13 459

13 459

0

0

6 019 140

1 005 085

48 296

0

381 824

513 069

21 696

0

6 524 846

2 377 212

145 749

689

Ztráta na produkci Náklady sociálního zabezpečení Celkem % z externích nákladů usmrcení

100

36,4

2,23

0,01 Zdroj: [1], upraveno

189


Graf 1 Skladba statistické hodnoty života (ČR, 2000)

mil. K

20 19 18 17 16 15 14 13 12 č 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0


Existenční složka Ztráta na produkci Sociální výdaje Administrativní náklady - soudy Administrativní náklady - policie Náklady na zdravotní péči Zdroj: CDV

V roce 2000 činily podle této metodiky externí náklady dopravních nehod v České republice 26,9 mld. Kč. K téměř identickým celkovým externím nákladům dopravních nehod v silniční dopravě dochází výpočet Českého ekologického ústavu (26,13 mld. Kč) [6], který používá též tzv. objektivní metody měření. Z metodického hlediska lze zkombinovat výsledky tzv. objektivních a subjektivních metod výzkumu externích nákladů dopravních nehod. Po odečtení objektivních nákladů od nákladů zjištěných subjektivními metodami, získáme (při hodnocení úmrtí při dopravních nehodách) tzv. existenční hodnotu lidského života, resp. ocenění utrpení příbuzných, přátel a dalších jiným způsobem neocenitelných efektů. Jak vypadá vzájemný vztah subjektivních a objektivních nákladů při hodnocení statistického života ukazuje graf 1.

Železniční doprava, vnitrozemská vodní a letecká doprava V roce 2001 činily externí náklady železničních dopravních nehod vypočtené pomocí statistické hodnoty života 1,5 mld. Kč. V tom jsou započteny jednak úmrtí a zranění cestujících (úmrtí 0 %, zranění 1 %), dále úmrtí a zranění železničních zaměstnanců (úmrtí 0 %, zranění 0,8 % a úmrtí a zranění ostatní (úmrtí 94 %, zranění 4 %). Statistika dopravních nehod na železnici nerozlišuje těžká a lehká zranění, byl proto přijat předpoklad 20 % podílu těžkých zranění a 80 % podílu lehkých zranění [5]. Externí náklady železničních dopravních nehod tak představují 3 % celkových externích nákladů dopravních nehod, zatímco metodika CEMT doporučuje počítat s hodnotou 1 %. Externí náklady dopravních nehod ve vnitrozemské vodní dopravě a v letecké dopravě jsou

190



zanedbatelné, ani v jednom případě nedosahují 1 % celkových externích nákladů dopravních nehod.

Predikce Predikovat seriózně vývoj externích nákladů dopravních nehod není možné. Důvodem je značná nejistota ohledně budoucího vývoje počtu nehod, resp. počtu smrtelných, těžkých a lehkých zranění při dopravních nehodách. Výpočet externích nákladů je dále ovlivněn „subjektivní“ hodnotou přiznanou lidskému životu, nebo lépe ochotou lidí platit za snížení rizika úmrtí při dopravní nehodě. Výsledná hodnota externích nákladů dopravních nehod je tedy dále ovlivněna celkovým vývojem ekonomiky země a zvláště vývojem kupní síly obyvatelstva. Vzhledem k výše uvedenému lze pouze předpokládat, že v budoucnosti dojde k mírnému nárůstu externích nákladů dopravních nehod.

B.1.2 Externí náklady dopravního hluku Dosud publikované odhady externích nákladů nadměrného dopravního hluku v České republice se zakládají na nevěrohodných datech, zejména o počtu obyvatel zasažených nadměrným dopravním hlukem. Též odhady ocenění změny dopravního hluku o 1dB(A) obyvatelstvem jsou zavádějící – intenzita hluku nemá lineární průběh, a proto nelze stanovit jakousi „průměrnou“ hodnotu pro změnu o 1 dB(A). Např. v pásmu 75 – 79 dB(A) lze očekávat výrazně vyšší hodnocení snížení intenzity hluku o 1 dB(A), než v pásmu do 64 dB(A). Studie CEMT navrhuje používat pro odhad celkových externích nákladů nadměrného dopravního hluku ve výši 0,5 % HDP (silniční doprava 0,3 % HDP). V roce 2001 podle těchto odhadů dosáhly externí náklady nadměrného dopravního hluku 10,789 mld. Kč (silniční doprava 6,473 mld. Kč). Propočty založené na aktualizaci zjištění Poleny z roku 1980 dávají pro rok 2001 celkové externí náklady nadměrného dopravního hluku 13,05 mld. Kč [6]. Rozdělení této částky mezi jednotlivé druhy dopravy je uvedeno v následující tabulce. Tabulka 6.

Externí náklady nadměrného dopravního hluku v (ČR, 2001) (mld. Kč)

Silniční doprava 10,081

Železniční doprava 0,877

Letecká doprava 0,004

Městská hromadná doprava

Celkem

2,088

13,050

16,0

100

( %) 77,2

6,7

0,0

Zdroj: [6]

Pozn.: Uvedené hodnoty je však třeba brát s rezervou zejména vzhledem k problematické aktualizaci výsledků výzkumu. Vzhledem k naprostému nedostatku potřebných údajů pro odhad externích nákladů nadměrného dopravního hluku provedl řešitelský kolektiv v roce 2001 reprezentativní průzkum ochoty platit za snížení dopravního hluku metodou ochoty platit. Podle tohoto výzkumu jsou občané České republiky ochotni zaplatit nejméně 3,6 mld. Kč za snížení dopravního hluku o

191



10 dB(A) (resp. z hladiny 70 dB(A) na 60 dB(A)). Výsledek se týká silniční dopravy.7 Uvedená hodnota je však pouze dílčím výsledkem, a v žádném případě ji nelze považovat za celkové externí náklady nadměrného dopravního hluku. Za účelem zjištění celkových externích nákladů dopravního hluku bude třeba provést další výzkum.

B.1.3 Externí náklady znečištění ovzduší Výsledkem analýzy studií preventivních nákladů a nákladů poškození je průměrná výše externích nákladů emisí 0,6 % HDP (s rozptylem 0,25 – 1,1 % HDP). Studie používající metody projevených nebo vyjádřených preferencí udávají výsledky výrazně vyšší – až 3 % HDP. Pro hodnocení emisí škodlivých látek do ovzduší však nejsou tyto metody příliš vhodné. Důvodem je značná komplexnost hodnocení efektů emisí. Výsledky propočtu pro rok 2001 jsou uvedeny v tabulce 7. Tabulka 7.

Externí náklady emisí z dopravy jako % HDP (2001) Nízký odhad

Střed

Vysoký odhad

% HDP

0,25

0,60

1,10

mld. Kč

5,3945

12,9468

23,7358 Zdroj: [3], CDV

Přesnějších hodnoty externích nákladů emisí získáme výpočtem založeným na základě množství emisí jednotlivých znečišťujících látek a měrných externích nákladů těchto emisí. Použité měrné externí náklady jednotlivých druhů emisí jsou uvedeny v tabulce 8. Tabulka 8.

Měrné externí náklady jednotlivých druhů emisí Emise

Kč/kg

CO8

-

CH4

33

N2O

481

NM VOC

114

NOx

217

PM10

4 650

SO2 Pozn.: ceny roku 1999, 1€ = 31 Kč

93 Zdroj: [2], CDV

Celkové emise znečišťujících látek do ovzduší z dopravy jsou uvedeny v následující tabulce. Uvedené predikce emisí zahrnují též technologické změny a regulační opatření.

7 8

Ochota platit se pohybuje v intervalu 3,6 – 6.4 mld. Kč, v závislosti na nastavení parametrů výzkumu. Metodika CEMT neřeší.

192



Tabulka 9.

Emise z dopravy celkem (t)

Rok

2001

2002

2003

2004

2005

2010

2015

CO

258 100

222 000

198 000

175 300

152 900

125 700

108 300

NO2

120 000

105 200

101 700

97 300

93 700

90 400

85 700

N 2O

6 308

6 666

7 154

7 656

8 075

8 542

8 776

CH4

1 807

1 741

1 612

1 494

1 375

1 235

1 135

NM VOC

53 800

45 000

41 200

37 700

34 200

30 300

27 200

SO2

4 492

4 492

2 518

2 497

1 344

955

954

PM

5 144

5 245

5 262

5 291

5 299

5 406

5 271 Zdroj: CDV

Externí náklady emisí v ČR v roce 2001 a predikce vývoje externích nákladů emisí až do roku 2015 (na základě predikce vývoje emisí) jsou vypočítány v tabulce 10. Narozdíl od predikcí externalit založených pouze na predikcích přepravních výkonů jsou odhady externích nákladů založené na predikcích emisí znečišťujících látek do ovzduší přesnější a mají za výsledek pomalejší růst externích nákladů. V roce 2001 tak činily externí náklady emisí z dopravy 25 mld. Kč, tj 1,16 % HDP. Predikované hodnoty do roku 2015 mají sestupný trend, což je dáno oceněním ve stálých cenách roku 1999. Dá se však předpokládat, že po započtení inflace a též vzhledem k pravděpodobnému zvyšování průměrného ocenění jedné tuny jednotlivých emisí dojde k nárůstu externích nákladů emisí z dopravy. Tabulka 10. Externí náklady emisí z dopravy celkem v ČR (mld. Kč) Rok

2001

2002

2003

2004

2005

2010

2015

CO

-

-

-

-

-

-

-

NO2

10,937

9,588

9,269

8,868

8,540

8,239

7,811

N2O

1,273

1,345

1,444

1,545

1,630

1,724

1,771

CH4

0,025

0,024

0,022

0,020

0,019

0,017

0,016

NM VOC

2,574

2,153

1,971

1,804

1,636

1,450

1,301

SO2

0,175

0,175

0,098

0,098

0,052

0,037

0,037

PM

10,046

10,244

10,277

10,333

10,348

10,558

10,295

Celkem

25,031

23,530

23,082

22,668

22,226

22,025

21,231 Zdroj: CDV

Externí náklady emisí připadající na jednotlivé druhy dopravy, popř. typy vozidel jsou uvedeny v tabulce 11.

193



Tabulka 11. Externí náklady emisí podle druhů dopravy, resp. typů vozidel v ČR (r. 2001) Mil. Kč

NOx

N2O

SO2

PM

NM VOC

Celkem

Osobní automobily

2 570

1 171

77

521

1 316

5 655

Autobusy

1 331

8

13

1 730

144

3 226

Silniční nákladní doprava

4 484

31

49

5 677

904

11 145

866

4

7

978

100

1 955

747

5

8

1 037

77

1 874

Vodní doprava

73

0

1

102

10

186

Letecká doprava

866

54

21

0

24

965

10 937

1 273

176

10 045

2 575

25 006

Městská hromadná (pouze autobusy)

doprava

Železniční doprava motorová trakce)

(pouze

Celkem

Zdroj: CDV

Průměrné externí náklady jednotlivých druhů dopravy, resp. typů vozidel získáme po přepočtu celkových externích nákladů emisí na pomocí dat ze statistiky přepravních výkonů9. Výsledky jsou uvedeny v tabulce 12. Tabulka 12. Průměrné externí náklady emisí jednotlivých druhů dopravy, resp. typů vozidel Měrná jednotka

NOx

N2O

SO2

PM

NM VOC

Celkem

Osobní automobily

Kč/tis. oskm

39,225

17,872

1,175

7,952

20,085

86,310

Autobusy

Kč/tis. oskm

128,351

0,771

1,254

166,827

13,886

311,090

Kč/tis tkm

111,376

0,770

1,217

141,008

22,454

276,826

Městská hromadná doprava (pouze autobusy)

x

x

x

x

x

x

Železniční doprava (pouze motorová trakce)

x

x

x

x

x

x

Silniční nákladní doprava

Vodní doprava

Kč/ tis. tkm

119,672

0,000

1,639

167,213

16,393

304,918

Letecká doprava

Kč/tis. oskm

135,313

8,438

3,281

0,000

3,750

150,781

Poznámka: u MHD (autobusy) a železniční dopravy ( motorová trakce) nelze určit; u letecké dopravy abstrahujeme od letecké nákladní dopravy.

9

Zdroj: CDV

CDV

194



B.1.4 Globální změny klimatu Pro odhad externích nákladů emisí plynů podílejících se na klimatických změnách jsou relevantní zvláště emise CO2 a též emise metanu (CH4). Odhad externích nákladů změny klimatu metodami nákladů poškození jsou zatíženy značnou nejistotou. Metodika CEMT proto doporučuje vycházet z hodnot získaných metodou preventivních nákladů – tedy nákladů na dosažení národních závazků o snižování emisí CO2. V tabulce 13 jsou uvedeny hodnoty pro CO2 a CH4 podle novější studie Centre for Energy Conservation and Environmental Technology (CE) [2]. Hodnoty jsou v cenách roku 1999, přepočítané kurzem 1€ = 31,00 Kč a upravené paritou kupní síly koruny vůči euru (0,42). Tabulka 13. Měrné externí náklady emisí CO2 a CH4 CH4 (Kč/kg)

CO2 (Kč/t)

13,671

651 Zdroj: [2], CDV

Externí náklady emisí „skleníkových plynů“ jsou uvedeny v následující tabulce 14. Tabulka obsahuje hodnoty pro roku 2001 a predikce pro roky 2002-2015. Pro uvedené predikce platí stejná poznámka, jako pro predikce externích nákladů emisí škodlivých látek do ovzduší. Tabulka 14. Externí náklady emisí CO2 a CH4 z dopravy v ČR, 2001 – 2015 (mil. Kč) Rok Osobní automobily Autobusy Silniční nákladní doprava Městská hromadná doprava (pouze autobusy) Železniční doprava (pouze motorová trakce) Vodní doprava Letecká doprava Celkem

2001

2002

2003

2004

2005

2010

2015

4 144,544

4 154,406

4 233,479

4 301,499

4 344,752

4 430,910

4 494,953

702,313

704,360

719,926

740,043

762,763

778,281

742,319

2 841,280

2 916,885

2 902,658

2 904,190

2 897,840

2 924,415

2 831,871

454,023

470,324

480,066

487,839

488,500

486,524

451,870

395,148

406,232

402,255

395,026

391,057

379,237

358,318

38,471

37,819

35,857

42,370

48,882

72,329

76,224

877,360

891,108

898,220

896,231

928,122

999,887

1 090,576

9 453,138

9 581,134

9 672,460

9 767,199

9 861,916

10 071,582

10 046,131 Zdroj: CDV

CEMT dále uvádí odhad celkových externích nákladů emisí skleníkových plynů z dopravy v rozmezí 0,3 – 0,6 % HDP. V roce 2001 by to znamenalo v České republice 6,473 12,947 mld. Kč. Výsledek výpočtu v tabulce č. 14 pro rok 2001 (9,5 mld. Kč) představuje 0,44 % HDP. Podle metodiky CEMT získané hodnoty dále přepočteme pomocí přepravních výkonů jednotlivých druhů dopravy, resp. typů vozidel, abychom získali průměrné externí náklady emisí skleníkových plynů na tisíc osobokilometrů, resp. tisíc tunokilometrů. 195



Tabulka 15. Průměrné externí náklady emisí skleníkových plynů jednotlivých druhů dopravy, resp. typů vozidel Měrná jednotka

CO2

CH4

Celkem

Osobní automobily

Kč/tis. oskm

63,033

0,223

63,256

Autobusy

Kč/tis. oskm

67,611

0,114

67,725

Kč/tis tkm

70,436

0,137

70,573

x

x

x

x

x

x

Silniční nákladní doprava Městská hromadná autobusy) Železniční trakce)

doprava

doprava (pouze

(pouze motorová

Vodní doprava

Kč/ tis. tkm

62,966

0,102

63,068

Letecká doprava

Kč/tis. oskm

136,812

0,276

137,088

Poznámka: u MHD (autobusy) a železniční dopravy (motorová trakce) nelze určit; u letecké dopravy abstrahujeme od letecké nákladní dopravy.

Zdroj: CDV

B.1.5 Externí náklady kongescí Náklady kongescí se objevují proto, že uživatelé dopravy (např. řidiči) berou v úvahu pouze náklady své vlastní cesty (časové a ostatní náklady), ale přehlížejí náklady, které způsobují ostatním uživatelům silniční sítě – tj. externí náklady svých aktivit. Oproti nákladům infrastruktury, hluku a emisí nepovažujeme u nákladů kongescí za význam slova „externí“ to, že dopravní systém jako celek produkuje náklady zpoždění celé společnosti, ale že uživatelé silnic způsobují náklady zpoždění sobě navzájem. Při klasifikování nákladů kongescí jako externích nákladů je zapotřebí určité upřesnění. Koncept ekonomické efektivnosti vyžaduje, aby „externí“ bylo definováno jako externí pro individuálního uživatele dopravy nebo rozhodující subjekt. Z toho vyplývá, že náklady kongescí jsou opravdovými externími náklady z čistě efektivnostního úhlu pohledu a mělo by se s nimi zacházet jako s ostatními externalitami (např. environmentální externality nebo externality z dopravních nehod). Náklady kongescí jsou nejlépe patrné u silniční dopravy – kvůli vzniku kolon vozidel. To ale nijak nesnižuje fakt, že u jiných druh; dopravy se mohou kongesce vyskytnout též, za doprovodných nákladů. Tento nedostatek kapacity je pouze méně viditelný: u železniční nebo letecké dopravy se prakticky nevyskytují kolony, protože dopravní systém je centrálně koordinován. Ovšem i u těchto druhů dopravy platí, že efektivnější využití vzácné infrastruktury lze dosáhnout spíše cenovými incentivami, než regulací. Mezní externí náklady10 kongescí se mohou výrazně lišit situaci od situace. Je-li nízká intenzita dopravy, mezní externí náklady kongescí se rovnají nule; v takové situaci nemá dodatečné vozidlo v systému vliv na plynulost pohybu ostatních. S růstem intenzity dopravy má každé dodatečné vozidlo v systému za následek stále větší zpomalování ostatních: vznikají externí náklady kongesce. V určitém okamžiku se objeví kolona vozidel. V tomto okamžiku vznikají také značné interní náklady. Kolona vozidel roste, čímž rostou i interní náklady kongesce. V určitém okamžiku jsou interní náklady kongesce tak vysoké, že se lidé rozhodnou koloně vyhnout. V určitém okamžiku

10

Externí náklady každého dodatečného vozidla v dopravním proudu.

196



kolona vozidel dále neroste; nyní jsou interní náklady kongesce stejně velké jako externí náklady. Externí náklady vlastně předcházejí interním, které každý pocítí sám u sebe. Výsledkem je „rovnováha“ ustavená mezi externími a interními náklady v bodě, kdy již existuje kolona vozidel, s následnými značnými společenskými náklady11. Účelem poplatků je tak posunout bod v čase, ve kterém se ustaví tato rovnováha, dostatečně dopředu tak, aby se rovnováha ustavila ještě před tím, než vznikne kolona, tedy v bodě optimálního využití silnice. Tak je dosažena maximální ekonomická efektivnost. Metodika CEMT nepřináší ani orientační odhad výše externích nákladů kongescí. Studie holandského CE [2] institutu přináší odhady mezních externích nákladů kongescí v regionálním provozu na základě modelování rychlosti a intenzity dopravy12: Tabulka 16. Mezní externí náklady kongescí v regionálním provozu (€1999/km) Osobní vozidlo Nákladní vozidlo

Minimum (nízké ohodnocení času, 1 200 vozidel/jízdní pruh/hodina)

Maximum (vysoké ohodnocení času, 2 000 vozidel/jízdní pruh/hodina)

0,02

0,16

0,03

0,04 Zdroj: [2]

B.1.6 Ostatní externí náklady Externí náklady z dopravy se neomezují pouze na výše analyzované druhy. Obecně se za další externí efekty, které způsobují určité externí náklady, považují ještě: -

zábor půdy; zábor prostoru; odpady; znečištění půdy a spodních vod splachy ze silnic; estetické škody; vyčerpávání neobnovitelných zdrojů; vibrace a otřesy; fragmentace krajiny a prostoru.

Vyčíslování externích nákladů výše uvedených efektů je metodicky velmi obtížné, ne-li téměř nemožné. Zahraniční literatura uvádí např. metodiky pro odhady estetických škod [5], je též možno nalézt metodiky pro odhad externích nákladů fragmentace městského prostoru. Možnosti aplikace těchto metod budou předmětem dalšího zkoumání. Obecně se má zato, že tyto ostatní externí náklady z dopravy představují spíše menší část celkových externích nákladů z dopravy. Upozornit je třeba na možný prudký nárůst externích nákladů odpadů z dopravy, zejména vzhledem k pokračující obnově vozového parku v České republice. Pokud nebudou včas přijata potřebná opatření regulující nakládání s vraky osobníc vozů, může v blízké budoucnosti dojít k nezvladatelnému nárůstu škod způsobených právě likvidací dosloužilých vozidel.

11 12

Společenské náklady zahrnují jak interní, tak externí náklady. speed-flow models

197



C. NÁVRHOVÁ ČÁST -

V dalším období bude pokračovat zpřesňování metodik výpočtu jednotlivých druhů externích nákladů z dopravy. Při aktualizacích využít nejnovější poznatky zahraničního výzkumu, zejména projektů ExternE a Unite. Na základě dokonalejší metodiky výpočtu zpřesňovat odhady externích nákladů dopravy pro Českou republiku tak, aby je bylo možno využít jako podklad pro zavádění ekonomických opatření pro internalizaci externích nákladů v dopravě.

-

Pro zjednodušení práce s odhady externalit bude vytvořen počítačový model, který by zefektivnil práci práci při kalkulaci externích nákladů po modernizaci metodiky a též zpřístupnil výsledná data širší odborné veřejnosti.

-

Dále bude propracovávána metodika odhadu externích nákladů tak, aby bylo možné odhadovat externí náklady přepravních procesů v rámci jednotlivých regionů ČR, případně i v menším měřítku v případových studiích relativně malých lokalit.

-

Zvláště důležité bude zpracovat metodiku pro odhad externích nákladů nadměrného dopravního hluku a bude žádoucí pracovat na využití funkcí dávka-odpověď při odhadech externích nákladů emisí z dopravy.

LITERATURA [1] Aktualizace výpočtů ztrát způsobených nehodovostí v silničním provozu. Zpráva o průběhu řešení. Výzkumný záměr CEZ: E 01/98: Z 20000000. Projekt I. Snižování počtu a závažnosti dopravních nehod – etapa 05. CDV, Brno, 2002. Nepublikováno. [2] DINGS, J.M.W., JANSE, P., LEURS, B.A., DAVIDSON, M.D. Efficient prices for transport: estimating the social costs of vehicle use Report. CE, Delft, 1999. [3] Efficient Transport for Europe: Policies for Internalisation of External Costs. ECMT/CEMT, Paris, 1998. ISBN 92-82-11226-8. [4] Ekonomické oceňovanie vybraných škodlivých účinkov dopravy na životné prostredie. Správa pre priebežné oponentské konanie výskumnej úlohy 906-111-501-06-E 01, I. časť. Žilina, 1981. [5] External Costs of Transport in Central and Eastern Europe. Final Draft Report. INFRAS/HERRY, Zurich/Vienna, 2002. [6] Podklad ke kalkulaci úplných národohospodářských nákladů v dopravě. Zpracovalo oddělení environmentální ekonomiky Českého ekologického ústavu v Praze pro CDV. ČEÚ, Praha, 2002. Nepublikováno. [7] ADAMEC, V., DUFEK, J., JEDLIČKA, J. Studie o vývoji dopravy z hlediska životního prostředí v ČR za rok 2001. CDV, Brno, květen 2002.

198



SOUHRN V roce 2002 bylo zahájeno systematické odhadování externích nákladů z přepravních procesů. Přispělo k tomu jednak hlubší studium zahraničních pramenů k dané problematice a používaných metod, jednak vlastní primární výzkum, resp. aplikace některých v zahraničí používaných metod na podmínky ČR. Uvedený proces slibuje přinést v roce 2003 posun problematiky ve smyslu poměrně ucelené metodiky odhadu externích nákladů z dopravy pro ČR. To je nezbytný předpoklad pro zavádění internalizačních opatření tvůrci veřejných politik. Zůstávají však některá slabá místa - zejména odhady externích nákladů nadměrného dopravního hluku. Dosavadní výzkum došel k odhadu externích nákladů z dopravy v roce 2001 ve výši 91,7 mld. Kč. Podíl jednotlivých druhů externích nákladů v dopravě na této sumě uvádí tabulka 17. Tabulka 17. Přehled celkových externích nákladů přepravních procesů v ČR (2001) mld. Kč

% HDP

Dopravní nehody Hluk Emise Globální změna klimatu Kongesce

46,4 10,8 25,0 9,5 -

2,15 0,50 1,16 0,44 -

Celkem

91,7

4,25 Zdroj: CDV

KLÍČOVÁ SLOVA Externí náklady, internalizace, emise, dopravní nehody, hluk, kongesce, ochota platit, statistická cena života.

SUMMARY In the year 2002 we introduced systematic estimating of external costs in transport. It stems in deeper study of relevant foreign literature and methods. Further source of such improvement of the approach lies in CDV´s own primary research, resp. in application of modern foreign methods to Czech conditions. This process promises to bring progress in 2003 in terms of rather complex methodics of external costs estimates. Indeed, it is the precondition for implementation of internalization measures by policy makers. Some weak point still remains, mainly external cost of noise estimates. Present research results show the total sum of external costs of transport in the Czech Republic in 2001 to be 91,7 bil. CZK (approximately 3 000 m€). Detailed composition of these costs is shown in Table 17.

199



Table 17

Detailed composition of total external costs of transport in CR (2001) bil. CZK

m€

% HDP

Accidents Noise Air pollution Climate change Congestinos

46,4 10,8 25,0 9,5 -

1 497 348 807 307 -

2,15 0,50 1,16 0,44 -

Total

91,7

3 000

4,25

1€ = 31 CZK

Source: CDV (Transport Research Centre)

KEY WORDS External costs, internalization, emissions, traffic accidents, noise, congestions, willingness to pay, statistical value of life.

POUŽITÉ ZKRATKY CE CO CO2 CxHy ČEÚ ČR ČSSR HDP CH4 MHD NM VOC NOx PAU PCB PM10 SO2 VOC

Centre for Energy Conservation and Environmental Technology oxid uhelnatý oxid uhličitý plynné uhlovodíky Český ekologický ústav Česká republika Československá socialistická republika hrubý domácí produkt metan městská hromadná doprava nemetanové těkavé organické látky oxidy dusíku polyaromatické uhlovodíky polychlorované bifenyly pevné částice oxid siřičitý těkavé organické látky

200

ZÁVĚR

Závěr V rámci projektu VaV 801/210/109 „Výzkum zátěže životního prostředí z dopravy“ bylo v roce 2002 řešeno celkem devět dílčích úkolů z původně plánovaných dvanácti. Tato skutečnost byla zapříčiněna snížením neinvestičních prostředků o 25 %, oproti původně schválenému návrhu. Veškeré změny týkající se řešení projektu byly odsouhlaseny zadavatelem. Jak vyplývá ze závěrů řešení jednotlivých dílčích úkolů, je možné konstatovat, že stanovené cíle projektu byly splněny.

ZADÁNÍ PROJEKTU

MINISTERSTVO DOPRAVY A SPOJŮ ČR

ZADÁNÍ PROJEKTU VÝZKUMU A VÝVOJE PRO DOPRAVU A SPOJE ZAHAJOVANÉHO V ROCE 2001

1. Číslo projektu:

801/210/109

2. Název projektu : Výzkum zátěže životního prostředí z dopravy

3. Cíl řešení :Práce musí obsahovat kvantifikaci vývoje účinků dopravy na jednotlivé složky životního prostředí, včetně účinků automobilové dopravy s ohledem na charakteristiky dopravní cesty a silničního provozu, tak, aby výsledky byly využitelné pro soustavné hodnocení zátěže životního prostředí z dopravy 4. Požadované parametry řešení : Je požadovaná přímá vazba na závazky státu i MDS vůči EU a mezinárodním organizacím, které se týkají snižování vlivů dopravy na životní prostředí 5. Požadované výsledky řešení projektu : Práce musí obsahovat : - stanovení podmínek a opatření ke snižování zátěže životního prostředí z dopravy, analýza jejích dopadů v oblasti ekonomických vlivů (nákladů) a přínosů ke zkvalitnění životního prostředí, - stanovení vývoje kritérií a limitů znečištění životního prostředí z dopravy ve vztahu k mezinárodním předpisům a EU, - analýzu vztahů mezi produkcí emisí z dopravy a imisních koncentrací polutantů v ovzduší, - verifikaci emisních faktorů skupin vozidel se shodnými charakteristickými znaky ovlivňující rozhodující měrou intenzitu zátěže životního prostředí z dopravy (tovární značky, přítomnost a druh katalyzátoru, rok výroby, palivo, atd.) za pomocí měření koncentrací ve výfukových plynech a následné srovnávací analýzy výsledků, - zpřesnění současných metodických postupů pro stanovení zátěže životního prostředí z dopravy, - tvorbu dat pro metodiku CORINAIR pro provedení emisní inventury v souladu s inventurami prováděnými v EU a OECD, - tvorbu metodiky hodnocení kvality vod a horninového prostředí v okolí dopravních sítí, - stanovení hlukové zátěže z dopravy, aktualizace a zpřesnění metodických postupů ve vazbě na nové poznatky a skutečnosti (např. změny rychlosti na dálnicích a v obcích), analýza a zhodnocení regionálních studií s vyústěním do návrhu metodického pokynu pro stanovení hlukové zátěže z dopravy na celostátní úrovni, 1

- hodnocení stávající dopravní infrastruktury a variant jejího plánovaného rozvoje z hlediska záboru půdy a vlivů na morfologii a fragmentaci krajiny. 6. Požadované dílčí výsledky a jejich termíny : Předpokládá se průběžná konzultace se zadavatelem, postupné zpřesňování požadavků v souvislosti s vývojem v oblasti snižování zátěže životního prostředí z opravy na úseku mezinárodním i vnitrostátním a zejména při naplňování parametrů a kritérií stanovených právními předpisy EU a jejich harmonizací s právem ČR. 7. Termín zahájení řešení : rok 2001 8. Předpokládaný termín ukončení řešení : rok 2005 9.

Stupeň utajení výsledků řešení :

Pro potřebu orgánů státní správy ČR a přípravu

mezinárodních jednání 10. Vazby na jiné výzkumné úkoly : Projekt č. S401/110/001/96 dopravy v České republice

- Stabilizace a postupné snižování zátěže životního prostředí z

11. Studie a projekty vztahující se k danému problému : nejsou 12. Gestorský útvar zadavatele : Odbor dopravní politiky, mezinárodních vztahů a životního prostředí 13. Styčný pracovník zadavatele : Ing. Josef Novák tel. : 02 - 514 31436

2

VÝZKUM ZÁTĚŽE ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ Z DOPRAVY VÝROČNÍ ZPRÁVA ZA ROK 2002

Recommend Documents