Ocena transgranicznego transportu przepływu zanieczyszczonych substancji

Transkrypt

1 Ocena transgranicznego transportu przepływu zanieczyszczonych substancji Streszczenie raportu końcowego z realizacji zadania cząstkowego nr 8 Ostrawa, czerwiec 2013 Okres realizacji: Koordynator: Český hydrometeorologický ústav a Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava Wykonawcy z ČHMÚ: RNDr. Zdeněk Blažek, CSc., Mgr. Libor Černikovský, Mgr. Blanka Krejčí, RNDr. Vladimíra Volná 1. Wstęp Transgraniczny transport zanieczyszczeń przez granice państw jest bardzo złożonym i delikatnym problemem, którego rozwiązanie jest trudne. Powodem jest m.in. często skomplikowany przebieg granic państwowych, czasowa zmienność częstotliwości przepływu przez granicę (zarówno kierunku jak i prędkości wiatru), czasowa zmienność wertykalnej stabilności w przygruntowych warstwach atmosfery, inny układ i charakter źródeł emisji po obu stronach granicy (niski/wysoki), a także dalekobieżny transport zanieczyszczeń w atmosferze. W wyniku tychże działań transgraniczny transport zanieczyszczeń przez określony odcinek granicy państwowej można jedynie oszacować. Aby to zrobić można wykorzystać metody matematycznego modelowania rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń w atmosferze albo użyć bezpośrednich pomiarów zanieczyszczeń i niezbędnych, dopełniających meteorologicznych pomiarów wzdłuż linii granicy i badać zależność zmierzonego stężenia w zależności od kierunku przepływu. W ten sposób można jednak ocenić transgraniczny transport zanieczyszczeń tylko na poziomie pomiaru na powierzchni ziemii, a nie w wyższych warstwach atmosfery. Do tych celów koniecznie są pomiary z odległości lub pomiary z lotu. Modelowania zanieczyszczeń powietrza w celu oszacowania wpływu źródeł zanieczyszczeń na stężenia zanieczyszczeń powietrza użyli w ramach rozwiązania ZCZ Wyższa Szkoła Górnicza Uniwersytet Techniczny Ostrawa oraz Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej - Państwowy Instytut Badawczy (IMGW-PIB) - ad raport końcowy zadania nr 5 Wdrożenie modelu rozprzestrzeniania zanieczyszczeń ADMOSS:. Treść tego artykułu stanowi oszacowanie ilości transgranicznego transportu zanieczyszczeń powietrza pomiędzy Republiką Czeską i Rzeczpospolitą Polską, które powstało na podstawie oceny relacji między warunkami meteorologicznymi a imisją zanieczyszczeń, która została przeprowadzona przez ČHMÚ (Czeski Instytut Hydrometeorologiczny). 1

2 2. Relacje między warunkami meteorologicznymi a imisją zanieczyszczeń Z oceny relacji między warunkami meteorologicznymi a imisją zanieczyszczeń, którą w ramach projektu przeprowadziły ČHMÚ oraz IMGW-PIB (więcej na ten temat w publikacji Vliv meteorologických podmínek na kvalitu ovzduší v přeshraniční oblasti Slezska a Moravy Wpływ warunków meteorologicznych na jakość powietrza w obszarze przygranicznym Śląska i Moraw), powstały następujące wnioski: Wpływ szybkości wiatru i pionowej struktury termicznej na stężenie zanieczyszczeń w powietrzu jest dominujący, wpływ kierunku wiatru na danym obszarze jest opcjonalny. Wyjątkowo wysokie wartości są spowodowane długotrwałymi sytuacjami inwersyjnymi występującymi na całym obszarze w okresie zimowym, czyli od grudnia do lutego. Zmienność stężenia zanieczyszczeń w ciągu roku jest wysoka i zależy od warunków meteorologicznych, szczególnie w czasie chłodniejszej połowy roku. Przepływ powietrza głównie z kierunku południowo-zachodniego jest typowy dla północnowschodnich Moraw i zależy od orograficznego wpływu Bramy Morawskiej. Wpływ ten jest obecny także w sąsiadujących częściach województwa śląskiego. W dni o dobrych warunkach dyspersji zanieczyszczenia są większości przenoszone z regionu kraju morawskośląskiego do regionu województwa śląskiego, podczas gdy w dni o pogorszonych warunkach dyspersji jest odwrotnie. Tereny znajdujące się w części centralnej obszaru transgranicznego są zanieczyszczane podczas obydwu kierunków przepływu emisjami ze źródła, które znajduje się na nawietrznej części obszaru (na krawędziach obszaru). 3. Transport transgraniczny Jeśli powietrze przepływa stale przez dłuższy okres czasu, stężenie zanieczyszczeń na poszczególnych terenach zmienia się, spada lub wzrasta, w zależności od kierunku przepływu. Z zależności tych można wywnioskować wielkość transportu zanieczyszczeń powietrza pomiędzy obszarami. W raporcie końcowym są opisane te zależności dla poszczególnych przygranicznych terenów wraz z pomiarami zanieczyszczeń powietrza. Aby ocenić transgraniczny transport zanieczyszczeń powietrza pod względem kwantyfikacji, użyto metody bezpośrednich pomiarów PM 10 i SO 2 oraz kierunku i prędkości wiatru ze stacji znajdujących się w pobliżu granicy państwowej w latach Ocena kwantyfikacji jest rozpisana dla odcinka granicy państwowej znajdującego się pomiędzy Věřňovicemi a Godowem, który to odcinek 2

3 rezprezentuje główny obszar transportu zanieczyszczeń powietrza między Republiką Czeską, a Rzeczpospolitą Polską. Przebieg dziennego stężenia PM 10 był na stacjach pomiarowych w Věřňovicích (CZ) i Godowie (PL) w okresie od X.2009 do XII.2012 podobny, tzn. pomiary na obydwu stacjach były porównywalne co do wielkości i zależności od kierunku wiatru. Można zatem wykluczyć dominujący wpływ gminy Věřňovice i elektrowni Dětmarovice na stężenie PM 10, ponieważ leżą one w różnych kierunkach od stacji, a pomiary na tychże stacjach można wykorzystać do oszacowania kwantyfikacji transgranicznego transportu. Dla stacji pomiarowych w Věřňovicích (CZ) i Godowie (PL) zostały wyliczone dzienne typy przepływu i zależności stężenia PM 10 od kierunku wiatru: W dniach ze stałym przepływem, przy kierunku przepływu z Polski do Czech widoczne jest wyraźnie wyższe obciążenie imisją i wyraźnie większa częstotliwość dni z dziennym średnim stężeniem wyższym niż 50 i 100 ug.m -3, w porównaniu do odwrotnego przepływu, a to zarówno w okresie chłodnym jak i ciepłym. Największa częstotliwość dni z dziennym średnim stężeniem wyższym niż 50 i 100 ug.m -3 przypada na dni z niejednoznacznie określonym kierunkiem przepływu, których było prawie 50 % w okresie chłodnym i około 2/3 w okresie ciepłym. Chodzi przede wszystkim o dni ze zmiennym kierunkiem wiatru lub o dni z wyraźną zmianą kierunku wiatru w ciągu dnia. Zmienny wiatr występuje najczęściej przy niskich prędkościach wiatru. Pomimo tego, że powietrze przepływa częściej z Czech do Polski, obiążenie imisją jest większe przy odwrotnym kierunku przepływu, tj. z Polski do Czech. Za jednoznacznie transgraniczny był na tym odcinku granicy państwowej uważany przepływ z Polski do Czech z NNW do NE, a z Czech do Polski z SSW do W (więcej na załączonym obrazku). Przepływ z pozostałych kierunków nie może być jednoznacznie oznaczony jako transgraniczny. Z tegoż oszacowania wynika, iż (więcej w tabeli): Transgraniczny transport PM 10 jest większy z Polski do Czech niż z Czech do Polski. Największy udział w całkowitym obciążeniu imisją przypada na dni z niejednoznacznie określonym dziennym kierunkiem przepływu; można przypuszczać, że podczas tych dni zanieczyszczone powietrze, nasycone źródłami z obydwu stron granicy, przesuwa się z jednej strony granicy na drugą. Bardzo ogólnie moglibyśmy stężenie tych dni przypisać po równo stronie czeskiej jak i polskiej. 3

4 4. Podsumowanie wyników ČHMÚ (Czeskiego Instytutu Hydrometeorologicznego) Wszystkie przeprowadzone pomiary, analizy i oceny pokazują, że największy pod względem powierzchni obszar z najwyższym zanieczyszczeniem powietrza znajduje się między czesko-polską granicą a Rybnikiem (włącznie). Zanieczyszczenia pochodzące z tegoż obszaru mają wyraźny wpływ także na pogranicze Republiki Czeskiej. Po polskiej stronie wielki wpływ ma sposób ogrzewania domów. Wielkie, przemysłowe zakłady również mają znaczenie. Po czeskiej stronie do najbardziej zanieczyszczonych należą szczególnie tereny znajdujące się pod dużym wpływem wielkich źródeł przemysłu. Jednakże podział pozostałych typów źródeł z niską emisją nie jest bez znaczenia. Ich wpływ zwiększa się w czasie niekorzystnych warunków dyspersji. Pomimo tego, iż powietrze przepływa częściej z Czech do Polski, obciążenie imisją jest większe przy odwrotnym kierunku przepływu, tj. z Polski do Czech. Można to stwierdzić również z konstatacją wszystkich nieścisłości, uproszczeń i niejasności, którymi obciążone są przeprowadzone oceny. 4

5 Na obrazku widoczne rozmieszczenie stacji Věřňovice i Godów oraz rozeta z wyznaczonymi kierunkami wiatrów transgranicznego transportu zanieczyszczeń. Tabela przedstawia oszacowanie transgranicznego transportu PM 10 dla odcinka granicy państwewej znajdującego się pomiędzy Věřňovicemi a Godowem na poziomie około 3 m nad powierzchnią, tj. wpływ na stężenie imisyjne v %, X.2009 XII.2012 Kierunek transgranicznego transportu CZ PL Nie można jednoznacznie określić kierunku transportu całkowicie Typy kierunku wiatru w ciągu dnia NNW + N + NNE + NE + ENE + E 28.8 SSE + S + SSW + SW +WSW + W 18.9 PL CZ Inne kierunki Dni, w których nie można określić kierunku Wszystkie kierunki Okres Okres zimowy letni ROK (grzewczy) (niegrzewczy) Věřň. Godów Věřň. Godów Věřň. Godów