OCHRONA ŚRODOWISKA I ZASOBÓW NATURALNYCH

Transkrypt

1 OCHRONA ŚRODOWISKA I ZASOBÓW NATURALNYCH nr 47 INSTYTUT OCHRONY ŚRODOWISKA PAŃSTWOWY INSTYTUT BADAWCZY Warszawa 2011

2 KOMITET WYDAWNICZY INSTYTUTU OCHRONY ŚRODOWISKA PAŃSTWOWEGO INSTYTUTU BADAWCZEGO Prof. dr hab. Barbara Gworek redaktor naczelny, dr hab. Apolonia Ostrowska prof. IOŚ - PIB, prof. dr hab. inż. Jerzy Siepak, dr hab. Grażyna Porębska prof. IOŚ - PIB, dr hab. Marzenna Dudzińska prof. PL Opracowanie edytorskie i techniczne Marta Radwan-Röhrenschef, Monika Natunewicz, Maria Lackowska COPYRIGHT BY INSTYTUT OCHRONY ŚRODOWISKA PAŃSTWOWY INSTYTUT BADAWCZY Warszawa 2011 Wydawca DZIAŁ WYDAWNICTW IOŚ PIB Warszawa, ul. Krucza 5/11d tel.: w. 58; fax: wydawnictwa@ios.edu.pl CZASOPISMO RECENZOWANE ISSN: Przygotowanie do druku i druk Outcast Media Piotr Wachowski

3 W czasopiśmie OCHRONA ŚRODOWISKA I ZASOBÓW NATURALNYCH zawarte są interdyscyplinarne prace publikowane przez specjalistów z różnych dziedzin. W pracach tych są prezentowane wzajemne związki między reakcjami zachodzącymi w różnych elementach środowiska, związane z obiegiem składników w przyrodzie i odzwierciedlające zarówno procesy naturalne, jak i oddziaływanie człowieka. Tematyka tych prac poświęcona jest także zagadnieniom społeczno-ekonomicznym, technicznym na poziomie UE, krajowym, regionalnym oraz lokalnym, w aspekcie zrównoważonego rozwoju kraju. RADA PROGRAMOWA: Prof. dr hab. Elżbieta Biernacka SGGW Warszawa Prof. dr hab. Danuta Czępińska-Kamińska SGGW Warszawa Prof. dr hab. Halina Dąbkowska-Naskręt ART Bydgoszcz Prof. dr hab. Marek Degórski PAN Warszawa Prof. dr hab. Ryszard Dębicki UMCS Lublin Prof. dr hab. Stanisław Kalembasa AP Siedlce Dr hab. Liliana Kalisz profesor IOŚ - PIB Warszawa Prof. dr hab. Alina Maciejewska PW Warszawa Prof. dr hab. Maciej Sadowski IOŚ - PIB Warszawa (przewodniczący) Prof. dr hab. Jan Siuta IOŚ - PIB Warszawa Prof. dr hab. Zbigniew Zagórski SGGW Warszawa Wydawnictwo częściowo dotowane przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego

4

5 SPIS TREŚCI Ireneusz Malik, Małgorzata Wistuba, Małgorzata Danek, Tomasz Danek, Marek Krąpiec...9 WPŁYW EMISJI ZANIECZYSZCZEŃ ATMOSFERYCZNYCH PRZEZ ZAKŁADY CHEMICZNE W TARNOWSKICH GÓRACH (PÓŁNOCNA CZĘŚĆ WYŻYNY ŚLĄSKIEJ) NA SZEROKOŚĆ PRZYROSTÓW ROCZNYCH SOSNY ZWYCZAJNEJ (PINUS SYLVESTRIS L.) THE INFLUENCE OF ATMOSPHERIC POLLUTION EMITTED BY THE CHEMICAL PLANTS IN TARNOWSKIE GÓRY (THE NORTHERN PART OF THE SILESIAN UPLAND) ON THE WIDTH OF SCOTS PINE TREE RINGS (PINUS SYLVESTRIS L.) Stanisław Hławiczka, Czesław Kliś, Marian Cenowski, Ewa Strzelecka-Jastrząb, Jacek Długosz, Joachim Bronder...22 NOWE PODEJŚCIE DO OCENY NISKIEJ EMISJI Z OGRZEWANIA MIESZKAŃ W KSZTAŁTOWANIU STĘŻEŃ PYŁU NA OBSZARZE GMINY. I. INWENTARYZACJA ŹRÓDEŁ EMISJI I MODELOWANIE EMISJI NEW APPROACH TO THE IMPACT ASSESSMENT OF DUST EMISSION FROM HOME HEATING PROCESSES ON THE AIR POLLUTANT CONCENTRATION OF A SINGLE MUNICIPALITY. I. EMISSION SOURCES INVENTORY AND EMISSION MODELLING Magdalena Pierścieniak, Bronisław Bartkiewicz...47 ZAGOSPODAROWANIE BIOGAZU POWSTAJĄCEGO W PROCESIE FERMENTACJI METANOWEJ W OCZYSZCZALNIACH ŚCIEKÓW MANAGEMENT OF BIOGAS PRODUCED IN THE METHANE FERMENTATION PROCESS IN WASTEWATER TREATMENT PLANTS Stanisław Miodoński, Krzysztof Iskra...62 OCENA EFEKTYWNOŚCI PROCESU SKOJARZONEJ FERMENTACJI OSADÓW ŚCIEKOWYCH ORAZ ODPADÓW TŁUSZCZOWYCH NA PRZYKŁADZIE OCZYSZCZALNI ŚCIEKÓW W BRZEGU EVALUATION OF EFFECT CO-DIGESTION SEWAGE SLUDGE AND WASTE GREASE, FOR EXAMPLE WASTEWATER TREATMENT PLANT IN BRZEG Krzysztof Szoszkiewicz, Daniel Gebler...70 OCENA WARUNKÓW HYDROMORFOLOGICZNYCH RZEK W POLSCE METODĄ RIVER HABITAT SURVEY ASSESSMENT OF HYDROMORPHOLGICAL CONDITIONS IN POLISH RIVERS BASED ON THE RIVER HABITAT SURVEY 5

6 Jan Siuta, Bogusław Żukowski...82 EKOLOGICZNO-GOSPODARCZE ZNACZENIE MELIORACJI I SCALANIA GRUNTÓW STAN I NIEZBĘDNE DZIAŁANIA CZĘŚĆ I. MELIORACJE WODNE UŻYTKÓW ROLNYCH ECOLOGICAL AND ECONOMICAL SIGNIFICANCE OF LAND DRAINAGE AND LAND MERGER STATUS QUO AND INDISPENSABLE ACTIVITIES PART I. DRAINAGE OF AGRICULTURAL LANDS Jan Siuta, Bogusław Żukowski...93 EKOLOGICZNO-GOSPODARCZE ZNACZENIE MELIORACJI I SCALANIA GRUNTÓW STAN I NIEZBĘDNE DZIAŁANIA CZĘŚĆ II. SCALANIE GRUNTÓW W MODERNIZACJI ROLNICTWA ECOLOGICAL AND ECONOMICAL SIGNIFICANCE OF LAND DRAINAGE AND LAND MERGER STATUS QUO AND INDISPENSABLE ACTIVITIES PART II. LAND MERGER IN MODERNIZATION OF AGRICULTURE Ewa M. Skibniewska, Tadeusz Kośla, Michał Skibniewski, Ewa Węgrzyn, Renata Madyniak, Danuta Oyrzanowska ZAWARTOŚĆ Cu, Zn I Mn W WĄTROBIE I NERKACH KRÓW Z REJONU WOJ. MAZOWIECKIEGO THE Cu, Zn AND Mn CONCENTRATION IN LIVER AND KIDNEYS OF THE COWS FROM MAZOVIA REGION Ewa Łuszczek-Trojnar, Ewa Drąg-Kozak, Włodzimierz Popek BIOAKUMULACJA METALI CIĘŻKICH W WYBRANYCH TKANKACH KARPIA (CYPRINUS CARPIO L.) POCHODZĄCEGO ZE STAWÓW HODOWLANYCH ZASILANYCH WODĄ RZEKI RUDAWY BIOACCUMULATION OF HEAVY METALS IN COMMON CARP (CYPRINUS CARPIO L.) FROM BREEDING PONDS SUPPLIED WITH THE RUDAWA RIVER Tomasz Pecka, Wojciech Mill DOŚWIADCZALNE ŁADUNKI KRYTYCZNE AZOTU DLA EKOSYSTEMÓW LĄDOWYCH ADAPTACJA METODY CCE DO WARUNKÓW ŚRODOWISKOWYCH POLSKI EMPIRICAL CRITICAL LOADS OF NITROGEN FOR TERRESTRIAL ECOSYSTEMS ADOPTION OF THE CCE CALCULATION METHOD TO ENVIRONMENTAL CONDITIONS OF POLAND Jan Siuta, Bogusław Żukowski WZROST LESISTOŚCI KRAJU OD 1946 ROKU INCREASE IN THE COUNTRY FORESTATION RATE SINCE

7 Grzegorz Rąkowski WALORYZACJA OBSZARÓW SPECJALNEJ OCHRONY PTAKÓW NATURA 2000 W POLSCE COMPARATIVE ASSESSMENT OF NATURAL VALUES OF NATURA 2000 SPECIAL PROTECTION AREAS IN POLAND Małgorzata Walczak BAZA DANYCH OBSZARY CHRONIONE W POLSCE MOŻLIWOŚCI WYKORZYSTANIA ZAWARTYCH W NIEJ INFORMACJI THE DATABASE PROTECTED AREAS IN POLAND THE POSSIBILITIES OF USING THE INFORMATION CONTAINED Bartosz Mickiewicz WYBRANE OPINIE ROLNIKÓW Z TERENU POLSKI PÓŁNOCNO-ZACHODNIEJ NA TEMAT WDRAŻANIA I FUNKCJONOWANIA PROGRAMÓW ROLNOŚRODOWISKOWYCH W ICH GOSPODARSTWACH CHOSEN OPINIONS OF FARMERS FROM NORTH-WEST REGION OF POLAND ABOUT IMPLEMENTATION AND FUNCTIONING OF AGRI-ENVIRONMENTAL PROGRAMS IN THEIR FARMS Index autorów

8 8

9 Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych nr 47, 2011 r. Ireneusz Malik*, Małgorzata Wistuba*, Małgorzata Danek**, Tomasz Danek**, Marek Krąpiec*** WPŁYW EMISJI ZANIECZYSZCZEŃ ATMOSFERYCZNYCH PRZEZ ZAKŁADY CHEMICZNE W TARNOWSKICH GÓRACH (PÓŁNOCNA CZĘŚĆ WYŻYNY ŚLĄSKIEJ) NA SZEROKOŚĆ PRZYROSTÓW ROCZNYCH SOSNY ZWYCZAJNEJ (PINUS SYLVESTRIS L.) THE INFLUENCE OF ATMOSPHERIC POLLUTION EMITTED BY THE CHEMICAL PLANTS IN TARNOWSKIE GÓRY (THE NORTHERN PART OF THE SILESIAN UPLAND) ON THE WIDTH OF SCOTS PINE TREE RINGS (PINUS SYLVESTRIS L.) Słowa kluczowe: zanieczyszczenia atmosfery, redukcje przyrostów rocznych drzew, wypadające przyrosty, Zakłady Chemiczne Tarnowskie Góry. Key words: air pollution, tree ring reductions, missing rings, Tarnowskie Góry Chemical Plants. Pines growing near the Chemical Plant Tarnowskie Góry have shown tree rings reductions in the periods: , , Comparison of tree ring curves developed from pines growing in the reference site and near the chemical plant reveals that tree ring reductions were caused by local factor. Inverse proportionality between the production volume of the chemical plant and tree ring width proves, that reductions were formed under influence of pollution emitted by the chemical plant. The beginning of chemical plant activity in 1922 and developing of new technologies occurred simultaneously with the period when pines reduced their tree rings width. The volume of production was the highest in when the number of reductions was extremely high and many missing rings * Dr hab. Ireneusz Malik, Małgorzata Wistuba Katedra Paleogeografii i Paleoekologii Czwartorzędu, Wydział Nauk o Ziemi, Uniwersytet Śląski, ul. Będzińska 60, Sosnowiec; tel.: , ; irekgeo@wp.pl ** Dr Małgorzata Danek, dr Tomasz Danek, prof. dr hab. Marek Krąpiec Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska, Akademia Górniczo - Hutnicza, al. Mickiewicza 30, Kraków; tel.: ,

10 Ireneusz Malik i in. were identified in tree ring series. One could not exclude that extremely reduced rings in were caused by the effect of emission from the Upper Silesian Industrial District and located closely the Miasteczko Śląskie Zinc Foundry. Tree ring reductions disappeared gradually following a decrease of production volume in the chemical plant in After plant closure trees did not produce ring reductions till It is difficult to find the reason why tree ring reduction here recently occurred in some of investigated pines. 1. WPROWADZENIE Wpływ emisji zanieczyszczeń z punktowych źródeł na degradację drzewostanów był przedmiotem obserwacji i badań od dawna. Już pod koniec XIX wieku zauważono, że emisja do atmosfery zanieczyszczeń z zakładów przemysłowych wpływa na degradację drzewostanów [Stoeckhardt 1871]. Początkowo efekt oddziaływania zanieczyszczeń do atmosfery oceniano wizualnie, badając jakość pnia, obecność deformacji w pniu, obecność grzybów w obrębie pnia i jakość aparatu asymilacyjnego. Obserwacje polegające na wizualnej ocenie kondycji drzew prowadzono w północnej części Wyżyny Śląskiej wykazały one dużą degradację drzewostanów pod wpływem przemysłu [Wójcik, Buczkowski 2002]. Obserwacje wpływu zanieczyszczeń atmosferycznych na kondycję lasów koncentrowały się na ocenie zmian szerokości przyrostu radialnego drzew w poszczególnych latach. Znając historię badanych zakładów przemysłowych można wyróżnić okresy, w których ich działalność powodowała dużą emisję zanieczyszczeń do atmosfery. Znajomość redukcji przyrostów rocznych drzew rosnących wokół zakładów pozwala powiązać wpływ szkodliwej emisji na degradację drzewostanów. Prowadzone w tym zakresie obserwacje w północnej części Wyżyny Śląskiej wykazały znaczną redukcję przyrostów drzew kojarzoną z intensyfikacją emisji zanieczyszczeń atmosferycznych [Orzeł 1996]. W ciągu ostatnich 20 lat prowadzono na świecie wiele obserwacji dotyczących wpływu punktowych źródeł zanieczyszczeń na degradację drzewostanów wyrażoną redukcją przyrostów rocznych w sąsiedztwie zakładów chemicznych w Oulu w Finlandii [Jämbäck i in. 1999], wokół huty metali nieżelaznych na półwyspie Kola [Nöjd i in. 1996], dookoła zakładu wydobycia i przetwórstwa metali w Norilsku w Rosji [Ivshin, Shiyatov 1995] oraz w pobliżu huty miedzi położnej w USA w stanie Utah [Kennedy-Sutherland, Martin 1990]. Oprócz oddziaływania punktowych źródeł emisji zanieczyszczeń do atmosfery, rozpatrywano również wpływ regionalnego zanieczyszczenia powietrza jako czynnika wpływającego na zamieranie drzewostanów [Cook, Iness 1989; Duchesne i in. 2002]. Obserwacje dotyczące degradacji drzewostanów wynikającej z działalności zakładów przemysłowych prowadzone były także w Polsce [Oleksyn 1988; Zielski 1990; Krąpiec, Szychowska-Krąpiec 2001]. Obserwacje takie prowadzono m.in. w północnej części Wyżyny Śląsko-Krakowskiej [Danek 2007]. W rozkładzie redukcji przyrostów rocznych sosen tego obszaru, 10

11 Wpływ emisji zanieczyszczeń atmosferycznych przez Zakłady Chemiczne... poza widoczną korelacją z wielkością i czasem emisji oraz odległością od lokalnych źródeł zanieczyszczeń, zauważono ogólny wzrost redukcji na całym obszarze w okresie , świadczący o regionalnym charakterze tego zjawiska [Danek 2007]. Jednym z czynników mających niewątpliwie wpływ na taki stan był transport zanieczyszczeń z Górnośląskiego Okręgu Przemysłowego (GOP). 2. OBSZAR BADAŃ Obserwacje i badania, których wyniki są przedmiotem rozważań w niniejszym opracowaniu prowadzono w obrębie Wyżyny Śląskiej, na północ od Konurbacji Śląskiej, gdzie jeszcze do niedawna funkcjonował przemysł skupiony w obrębie Górnośląskiego Okręgu Przemysłowego (rys. 1). Średnie roczne opady wynoszą tu około 700 mm, wiatry mają głównie kierunek południowo-zachodni i zachodni. Badania prowadzono w obrębie płaskich powierzchni zbudowanych z piaszczystych pokryw, na których rozwinęły się gleby bielicowe. W obszarze badań dominuje bór mieszany świeży, który stanowi 36% w strukturze udziału siedlisk, 25 % zajmuje bór mieszany wilgotny [Wójcik, Buczkowski 2001]. Obserwacje prowadzono w 4 stanowiskach położonych w pobliżu będących w likwidacji Zakładów Chemicznych Tarnowskie Góry w miejscowości Tarnowskie Góry. Dwa stanowiska obserwacyjne położone są w bezpośrednim sąsiedztwie zakładów, kolejne dwa w odległości około 10 km na północny wschód (rys. 1). Wytypowano także stanowisko referencyjne, oddalone od zakładów około 60 km. W tym obszarze emisja zanieczyszczeń nie ma dużego wpływu na wzrost drzew. Rys. 1. Położenie terenu badań Fig. 1. Location of the study area 11

12 Ireneusz Malik i in. Cztery stanowiska badawcze położone są w strefie, w której mogły w przeszłości docierać zanieczyszczenia przemysłowe z GOP. Ponadto, w odległości 20 km na północny wschód od Zakładów Chemicznych Tarnowskie Góry znajduje się Huta Cynku Miasteczko Śląskie, która rozpoczęła swoją działalność w 1961 r. Huta ta w przeszłości emitowała znaczną ilość zanieczyszczeń do atmosfery. 3. METODY BADAŃ Z archiwum Zakładów Chemicznych Tarnowskie Góry otrzymano informacje o wielkości produkcji. Dane o emisji zanieczyszczeń do atmosfery były niedostępne. Uzyskane informacje o wielkości produkcji poszczególnych wyrobów konsultowano z pracownikami zakładu. Konsultacje te miały na celu określenie realnego zagrożenia dla drzew, jakie niesie ze sobą emisja poszczególnych związków chemicznych do atmosfery oraz zweryfikowanie wiarygodności dostępnych danych. Z sosen rosnących wokół zakładów chemicznych pobrano świdrem Presslera 80 prób, po 20 prób na każdym z 4 stanowisk. Pobrano także 20 rdzeni z sosen rosnących na stanowisku referencyjnym. Próby pobierano na wysokości pierśnicy, z sosen dominujących i współdominujacych, rosnących w borze świeżym, w wieku około 90 lat. Pobrane rdzenie wklejono w drewniane podstawki, a następnie ścięto nożem preparacyjnym lub aby lepiej uwidocznić strukturę słojów polerowano papierem ściernym o granulacji 100, 260, 500 i W następnej kolejności mierzono szerokości przyrostów rocznych, z dokładnością do ok. 0,01 mm, przy użyciu aparatury pomiarowej w Katedrze Paleogeografii i Paleoekologii Czwartorzędu Uniwersytetu Śląskiego w Sosnowcu. Sekwencje przyrostów rocznych z wszystkich sosen porównano ze sobą wizualnie, skorelowano i wydatowano z zastosowaniem programów TREE-RINGS [Krawczyk, Krąpiec 1995] oraz Quercus [Walanus 2002]. Na podstawie krzywych przyrostów rocznych drzew nawierconych w poszczególnych stanowiskach, utworzono chronologie stanowiskowe. Ponadto, uśredniając sekwencje przyrostowe wszystkich prób pobranych w okolicy Zakładów Chemicznych Tarnowskie Góry utworzono chronologię lokalną. Oprócz chronologii rzeczywistych, bazujących na rzeczywistej szerokości przyrostów rocznych wyrażonej w milimetrach, utworzono również chronologie standaryzowane w programie ARSTAN [Cook, Holmes 1999]. W pierwszym etapie standaryzacji do każdej z krzywych osobniczych dopasowuje się krzywą ekspotencjalną lub prostą, w zależności od charakteru obserwowanego trendu (aby usunąć fluktuacje związane ze starzeniem się drzewa). Kolejny etap to uzyskanie wartości indeksowanych poprzez dzielenie każdej z rzeczywistych wartości krzywej osobniczej przez odpowiadającą jej w danym punkcie wartość dopasowanej krzywej. Uzyskane tym sposobem chronologie porównano ze sobą. Przeprowadzono również analizę lat wskaźnikowych poszczególnych prób [Schweingruber i in. 1990], sku- 12

13 Wpływ emisji zanieczyszczeń atmosferycznych przez Zakłady Chemiczne... piając się na negatywnych latach wskaźnikowych, których wystąpienie jest zwykle uwarunkowane klimatycznie [Zielski, Krąpiec 2004]. Lata negatywne to takie lata, w których większość drzew (rosnących zarówno w pobliżu zakładów chemicznych, jak i w obrębie stanowiska referencyjnego) wykształciła węższe przyrosty niż w roku poprzednim. Wyznaczono czasowe przedziały redukcji dotyczące wszystkich rzeczywistych sekwencji przyrostowych prób nawierconych w rejonie Zakładów Tarnowskie Góry. Redukcje wyznaczano w odniesieniu do gwałtownego spadku szerokości przyrostów rocznych występującego z roku na rok. Wielkość redukcji wyliczano ze stosunku sumy szerokości wszystkich przyrostów zaliczonych do okresu redukcji do sumy szerokości przyrostów takiej samej liczby słojów z okresu poprzedzającego redukcję szerokości przyrostów rocznych [Schweingruber i in. 1985]. Obliczone redukcje zaklasyfikowano do trzech grup: redukcje średnie od 30 do 50%, redukcje silne od 51 do 70% oraz redukcje bardzo silne (powyżej 70%). Nie brano pod uwagę redukcji poniżej 30% oraz trwających mniej niż trzy lata. Program Quercus posłużył do wyznaczenia okresów redukcji oraz obliczenia ich wartości [Walanus 2002]. 4. CHARAKTERYSTYKA ZAKŁADÓW CHEMICZNYCH TARNOWSKIE GÓRY Zakłady Chemiczne Tarnowskie Góry, dalej zwane też Zakładami, powstały w 1922 r. Funkcjonowały one na miejscu istniejącej wcześniej huty żelaza i papierni. Po rozruchu Zakładów produkcja ruszyła na dużą skalę w roku 1925, kiedy rozpoczęto produkcję siarczanu miedzi, siarczanu glinu i ałunu glinowo potasowego oraz chlorku baru uzyskiwanego przez redukcję w ręcznych piecach muflowych, czemu towarzyszyła znaczna emisja szkodliwych substancji do atmosfery. Rok później, t.j. w roku 1926, uruchomiono produkcję kwasu barowego i boraksu [Biernacki 1983]. Przed II wojną światową rocznie (dane za 1938 r.) produkowano w Zakładach 2,5 tys. ton siarczanu glinowego i 1,5 tony litoponu i ponad 4 tys. ton innych produktów. Niewiele wiadomo o zanieczyszczeniu atmosfery przez Zakłady w tamtym czasie. W roku 1954 zmodernizowano linie do produkcji siarczanu miedzi, której wydajność wzrosła z 0,6 do 1,4 ton rocznie. W roku 1958 otwarto nowy oddział soli barowej o zdolności produkcyjnej 3,5 ton rocznie, a także przekazano do eksploatacji oddział siarki elementarnej [Biernacki 1983]. Wzrost produkcji musiał wpływać negatywnie na środowisko, ponieważ produkcji towarzyszyła emisja oparów z reaktorów bezpośrednio do atmosfery. Opary zawierały spore ilości siarkowodoru, amoniaku, chlorowodoru, chlorku baru, żrącej sody, dwutlenku siarki, chlorków, siarczanu barowego, siarczanu cynkowego. 13

14 Ireneusz Malik i in. Na początku lat sześćdziesiątych w Zakładach Chemicznych Tarnowskie Góry wzrosła znacznie produkcja sadzy aktywnej. Według relacji pracowników był to okres szczególnie silnego zanieczyszczenia atmosfery przez Zakłady. Linię produkcyjną sadzy cechowała duża awaryjność. Emitowane w czasie tej produkcji dymy, zawierające naftalen i antracen, niekorzystnie wpłynęły na stan otaczających zakład drzewostanów, spowodowały wyginięcie wszystkich sosen rosnących w promieniu do 1 km już w latach sześćdziesiątych XX wieku (wiadomość ustna, pozyskana w Nadleśnictwie Świerklaniec ). W latach siedemdziesiątych XX w. władze podjęły próby nasadzenia roślin wokół Zakładów, tak aby degradacja drzewostanów nie była widoczna. Po wielu próbach okazało się, że jedynie oliwnik wąskolistny rozrósł się wokół Zakładów i można go tam spotkać do dzisiaj. W roku 1960 uruchomiono linię produkcyjną kwasu solnego. W latach siedemdziesiątych XX w. zwiększająca się produkcja osiągnęła najwyższy poziom w historii Zakładów, przy czym doszło do zmiany profilu produkcji zrezygnowano z produkcji komponentów nieorganicznych, w tym sadzy aktywnej, na rzecz produkcji nieorganicznej, głównie litoponu (rys. 2). Wytwarzaniu litoponu towarzyszyła emisja dużych ilości dwutlenku siarki i chlorowodoru do atmosfery. W latach osiemdziesiątych XX w. produkcja stopniowo malała, a po roku 1989 na zakłady nałożone zostały wysokie kary za szkodliwe oddziaływanie na środowisko. W roku 1994 Zakłady Chemiczne Tarnowskie Góry w Tarnowskich Górach wpisano na listę 80 największych trucicieli w Polsce [Raport zanieczyszczenia 2001]. W roku 1995 Zakłady Tarnowskie Góry postawiono w stan likwidacji. Rys. 2. Wielkość produkcji w Zakładach Chemicznych Tarnowskie Góry w latach Fig. 2. Production volume at the Chemical Plant Tarnowskie Góry in 1945 to

15 Wpływ emisji zanieczyszczeń atmosferycznych przez Zakłady Chemiczne ZAPIS ZANIECZYSZCZENIA ATMOSFERY PRZEZ ZAKŁADY CHEMICZNE TARNOWSKIE GÓRY W PRZYROSTACH ROCZNYCH SOSEN Wyróżniono kilkanaście negatywnych lat wskaźnikowych występujących zarówno w skali referencyjnej, jak i wśród drzew rosnących wokół Zakładów Chemicznych Tarnowskie Góry (rys. 3). Lata te nie są związane z zanieczyszczeniem atmosfery wynikającym z działalności zakładów chemicznych, wiele z nich ma uwarunkowania klimatyczne, np. rok 1940, w którym przyrosty sosen rosnących w Europie Środkowej były szczególnie wąskie, po srogiej zimie [Zielski, Krąpiec 2004]. Niektóre redukcje przyrostów stwierdzone w sosnach rosnących wokół Zakładów, mogą być częściowo wynikiem uwarunkowań klimatycznych, a częściowo wiązać się z emisją zanieczyszczeń do atmosfery, np. przyrosty w roku wskaźnikowym 1979 są efektem srogiej zimy w sezonie 1978/79 i emisji zanieczyszczeń do atmosfery. Podobny efekt nakładania się zanieczyszczenia atmosfery i czynników klimatycznych na redukcję przyrostów obserwował Nash i in. [1975]. W przyrostach sosen rosnących wokół Zakładów zaobserwowano, w porównaniu do szerokości przyrostów rocznych sosen ze stanowiska referencyjnego, redukcję przyrostów rocznych w latach (rys. 3). Rys. 3. Chronologie reperowe i lokalna wraz z chronologiami skonstruowanymi na poszczególnych stanowiskach, dodatkowo wyróżniono negatywne lata wskaźnikowe Fig. 3. Reference, local and site chronologies, pointer years are also marked Oznacza to, że w tym okresie szerokość przyrostów rocznych sosen rosnących w sąsiedztwie Zakładów uległa zmniejszeniu w wyniku oddziaływania czynnika lokalnego. Biorąc po uwagę odwrotną proporcjonalność między wielkością produkcji w Zakładach Che- 15

16 Ireneusz Malik i in. micznych a szerokością przyrostów rocznych stwierdzono, że czynnikiem lokalnym ograniczającym przyrost sosen były zanieczyszczenia emitowane do atmosfery przez Zakłady Chemiczne Tarnowskie Góry (rys. 4). Rys. 4. Wykresy prezentujące odwrotną proporcjonalność pomiędzy szerokością przyrostów rocznych na stanowisku 4 a wielkością produkcji w Zakładach (czas w którym występuje odwrotna proporcjonalność zaznaczono szarym kolorem) Fig. 4. Graph showing inverse proportionality between the tree ring width and the volume of production in the Chemical Plants in site 4 (time with inverse proportionality was marked by grey) Porównując przebieg skali referencyjnej do skali utworzonej z drzew rosnących w sąsiedztwie Zakładów wyróżniono dodatkowo dwa okresy, w których u sosen rosnących w pobliżu Zakładów wystąpiły redukcje przyrostów rocznych: lata , oraz lata Pierwszy okres redukcji, zbiega się czasowo z początkiem funkcjonowania Zakładów Chemicznych Tarnowskie Góry. Rozruch linii produkcyjnych zwykle prowadził do zwiększonej emisji zanieczyszczeń do atmosfery. Biorąc pod uwagę stosunkowo niewielki poziom produkcji w Zakładach na początku ich funkcjonowania, okres ten musiał cechować się bardzo silnym zanieczyszczeniem atmosfery. Funkcjonowały wtedy w Zakładzie niskie kominy, które nie rozpraszały zanieczyszczeń, dlatego w latach redukcje przyrostów zarejestrowano głównie na stanowiskach 3 i 4, położonych w sąsiedztwie Zakładów Chemicznych (rys. 5 i 6). 16

17 Wpływ emisji zanieczyszczeń atmosferycznych przez Zakłady Chemiczne... Rys. 5. Standaryzowane chronologie skonstruowane z rdzeni pobranych z sosen rosnących na poszczególnych stanowiskach Fig. 5. Standarized chronologies developed from pines growing on individual sampling sites Rys. 6. Redukcje przyrostów rocznych wyznaczone dla sosen rosnących na poszczególnych stanowiskach Fig. 6. Tree ring reduction for pines growing on studied sampling sites 17

18 Ireneusz Malik i in. W latach Zakłady Chemiczne już nie funkcjonowały, co oznacza, że inne przyczyny zadecydowały o redukcjach przyrostów rocznych sosen rosnących wokół Zakładów. Zaznaczyć trzeba, że redukcja przyrostów dotknęła mniejszej liczby drzew niż w okresie intensywnego funkcjonowania Zakładu (rys. 6). Biorąc pod uwagę brak uciążliwej działalności przemysłowej zlokalizowanej w pobliżu drzewostanów sosnowych rosnących w sąsiedztwie niedziałających już Zakładów, należy przyjąć, że do redukcji ich przyrostów mogły przyczynić się np. zanieczyszczenia komunikacyjne, związane ze zwiększającą się liczbą samochodów. Identyfikacja czynników odpowiedzialnych za redukcję szerokości słojów wykształcanych przez sosny w ostatnich latach wymaga jednak podjęcia dodatkowych badań. Redukcje przyrostów rocznych sosen są szczególnie duże w latach (rys. 5, 6). Wydaje się, że w tym czasie wpływ na szerokość przyrostów rocznych wywarło kilka nakładających się czynników. Na pewno emisja zanieczyszczeń z Zakładów przyczyniła się do tej redukcji. Na stanowiskach 2, 3 i 4 redukcje rozpoczęły się już w latach pięćdziesiątych XX w., a na stanowisku 1 nawet w Ma to z dużym prawdopodobieństwem związek ze wzrostem produkcji komponentów organicznych w Zakładach Chemicznych Tarnowskie Góry, w szczególności sadzy aktywnej. Od początku lat sześćdziesiątych XX w. redukcje przyrostów sosen stają się szczególnie duże. W tym czasie Zakłady przekształcają swój profil produkcji, wprowadzając technologie do wytwarzania komponentów nieorganicznych, o bardzo dużych możliwościach produkcyjnych. Uruchomiona zostaje także szkodliwa dla środowiska linia produkcji kwasu solnego. W roku 1960 zostaje uruchomiona także Huta Cynku Miasteczko Śląskie, która emitowała do atmosfery znaczne ilości dwutlenku siarki niszczącego aparat asymilacyjny drzew i w konsekwencji prowadzącego do redukcji ich przyrostów rocznych [Orzeł 1996; Malik i in. 2010; Malik i in. 2009]. Ponadto w latach wystąpiła duża emisja zanieczyszczeń atmosferycznych w całym Górnośląskim Okręgu Przemysłowym. Wcześniejsze badania wykazały, że sosny rosnące na stanowiskach położonych w odległości km od Zakładów nie posiadają tak dużych redukcji, jak te rosnące w bezpośrednim ich sąsiedztwie [Malik i in. 2009]. Oznacza to, że z pewnością redukcje przyrostów w latach są efektem oddziaływania czynnika lokalnego, jednak nie wiadomo, w jakim stopniu o redukcjach zadecydowała emisja z Zakładów Chemicznych Tarnowskie Góry, a w jakim stopniu z Huty Cynku Miasteczko Śląskie. Od roku 1980 wraz ze zmniejszeniem wielkości produkcji w Zakładach Chemicznych Tarnowskie Góry zmniejsza się liczba redukcji obserwowanych w przyrostach rocznych sosen. Od roku 1990 Zakłady zaczynają stopniowo podupadać, by w 1995 r. zostać zamknięte. Od tego czasu do 2002 r. nie stwierdzono redukcji przyrostów rocznych w badanych drzewach. Jednocześnie leśnicy z Nadleśnictwa Świerklaniec i okoliczni mieszkańcy zauważyli, że las sosnowy po zamknięciu Zakładów zaczął się regenerować (informacje ustne). Wydaje się zatem, że Zakłady Chemiczne Tarnowskie Góry w dużym stopniu przyczynia- 18

19 Wpływ emisji zanieczyszczeń atmosferycznych przez Zakłady Chemiczne... ły się do redukcji przyrostów rocznych zaobserwowanych u sosen rosnących wokół Zakładów. Należy jednak wziąć pod uwagę, że w latach dziewięćdziesiątych XX w. zlikwidowano wiele zakładów w Górnośląskim Okręgu Przemysłowym i w ciągu ostatnich 30 lat do atmosfery emitowanych było znacznie mniej zanieczyszczeń niż wcześniej. 5. WNIOSKI Przedstawione informacje i ich analiza pozwoliły na sformułowanie następujących wniosków: 1. Sosny rosnące wokół Zakładów Chemicznych Tarnowskie Góry wykształciły zredukowane przyrosty roczne w latach , i Z porównania przebiegu krzywych dendrochronologicznych skonstruowanych dla sosen na stanowisku referencyjnym i dla sosen rosnących w sąsiedztwie Zakładów wynika, że o redukcjach sosen rosnących w pobliżu Zakładów zadecydował czynnik lokalny. Biorąc pod uwagę odwrotną proporcjonalność pomiędzy wielkością produkcji w Zakładach a szerokością przyrostów rocznych sosen stwierdzono, że redukcje te są wywołane w znacznym stopniu poprzez emisję zanieczyszczeń atmosferycznych z Zakładów Chemicznych. 2. Rozpoczęcie działalności Zakładów w 1922 r. i wdrażanie nowych technologii zbiegło się z okresem redukcji przyrostów rocznych obserwowanych u sosen rosnących w ich sąsiedztwie. Produkcja była największa w latach , wtedy sosny wykształciły najsilniej zredukowane przyrosty. Nie można wykluczyć, że na wielkość redukcji przyrostów w latach wpłynęła emisja z GOP oraz z znajdującej się stosunkowo blisko Huty Cynku Miasteczko Śląskie. 3. W latach stopniowo obniża się wielkość produkcji w Zakładach Chemicznych Tarnowskie Góry, zmniejszyła się wtedy liczba sosen, u których zaobserwowano redukcję przyrostów rocznych. Po likwidacji Zakładów w 1995 r., u sosen nie zaobserwowano już redukcji przyrostów. Pojawiły się one ponownie u części drzew po 2002 r., jednak na obecnym etapie badań trudno ustalić przyczynę redukcji obecnych w przyrostach rocznych sosen w ostatnim czasie. Praca naukowa finansowana ze środków na naukę w latach jako projekt badawczy Nr N N PIŚMIENNICTWO BIERNACKI W lat Zakładów Chemicznych Tarnowskie Góry. Zakłady Chemiczne Tarnowskie Góry. Tarnowskie Góry: COOK E. R., HOLMES R. L User manual for Program ARSTAN. Laboratory of Tree- Ring Research, University of Arizona. Tucson. Arizona. USA. 19

20 Ireneusz Malik i in. COOK E., INNES J Tree ring analysis as an aid to evaluating the effects of air pollution on tree growth. W: G.M. Woodwell, (red.) Biologic Markers of Air-Pollution Stress and Damage in Forests. National Academy Press, Washington. DANEK M The influence of industry on scots pine stands in the south-eastern part of the Silesia Kraków Upland (Poland) on the basis of dendrochronological analysis. Water, Air and Soil Pollution 185: DUCHESNE L., OUIMET R., HOULE D Basal area growth of sugar maple in relation to acid deposition, stand health, and soil nutrients. Journal of Environmental Quality 31: IVSHIN A. P., SHIYTOV S. G The assessment of subtundra forest degradation by dendrochronological methods in the Norilsk industrial area. Dendrochronologia 13: JÄMBÄCK J., HEIKKINEN O., TUOVINEN M., AUTIO J The effect of air-borne pollutants on the growth of Pinus sylvestris in the City of Oulu, Finland. Fennia 177: KENNEDY-SUTHERLAND E., MARTIN B Growth response o Pseudotsuga menziesii to air pollution from cooper smelting. Canadian Journal of Forest Research 20: KRĄPIEC M., SZYCHOWSKA-KRĄPIEC E Tree-ring estimation of the effect of industrial pollution on pine (Pinus sylvestris) and fir (Abies alba) in the Ojców National Park (Southern Poland). Nature Conservation 58: KRAWCZYK A., KRĄPIEC M Dendrochronologiczna baza danych. Materiały II Krajowej Konferencji: Komputerowe wspomaganie badań naukowych. Wrocław. MALIK I., DANEK M., DANEK T., KRĄPIEC M., WISTUBA M Zanieczyszczenie atmosfery przez zakłady przemysłowe położone w północnej części Wyżyny Śląskiej zapisane w przyrostach rocznych sosny zwyczajnej. Czasopismo Geograficzne 80: MALIK I., DANEK M., KRĄPIEC M Air pollution recorded in Scots Pine growing near a chemical plant, preliminary results and perspective (Upper Silesia, southern Poland). TRACE Tree Rings in Archaeology Climatology and Ecology 8: NASH T.H., FRITTS H.C., STOKES M.A A technique for examining nonclimatic variation in widths of annual tree rings with special reference to air pollution. Tree-Ring Bulletin 35: NÖJD P., MIKKOLA K., SARANPÄÄ P History of forest damage in Monchegorsk, Kola; a retrospective analysis based on tree rings. Canadian Journal of Forest Research 26: OLEKSYN J High growth of different European Scots pine provenances in a heavy polluted and control environment. Environmental Pollution 55: ORZEŁ S Dynamika przyrostu grubości drzewostanów sosnowych położonych w zasięgu emisji zakładów przemysłu metali kolorowych. Sylwan 140: Raport zanieczyszczenia gruntu oraz wód powierzchniowych i podziemnych wokół Zakładów Chemicznych Tarnowskie Góry Tarnowskie Góry. 20

21 Wpływ emisji zanieczyszczeń atmosferycznych przez Zakłady Chemiczne... SCHWEINGRUBER F. H., KONTIC R., NIEDERER M., NIPPEL C.A., WINKLER-SEIFERT A Diagnosis and distribution of conifer decay in the Swiss Rhone Valley a dendrochronological study. W: H. Turner, W. Tranquillini (red.). Establishment and Tendingof Subalpine Forest. Eidg. Anst. Forstl. Versuchsswes, Berno. SCHWEINGRUBER F.H., ECKSTEIN D., SERRE-BACHET F., BRÄKER O.U Identification, presentation and interpretation of event years and pointer years in dendrochronology. Dendrochronologia 8: STOECKHARDT J.A Untersuchungen uber die schadliche Einwirkung des Huttenund Steinkohlenrauches auf das Wachsthum der Pflanzen, insbesondere der Fichte und Tanne. Tharandter forstliches Jahrbuch 21: WALANUS A Program Quercus. Instrukcja obsługi. Kraków. WÓJCIK R., BUCZKOWSKI R., Analiza przestrzenna rozmieszczenia uszkodzeń drzewostanów powodowanych przez przemysł w Nadleśnictwie Świerklaniec. W: R. Siwicki (red.). Reakcje biologiczne drzew na zanieczyszczenia przemysłowe, Bogucki Wydawnictwo Naukowe, Poznań. ZIELSKI A Straty na przyroście radialnym drewna u sosen rosnących w sąsiedztwie Zakładów Celulozy i Papieru (ZCP) w Kwidzynie w świetle badań dendrochronologicznych W: Taktyka adaptacyjna populacji i biocenoz poddanych antropopresji. Wyd. SGGW-AR, Warszawa. ZIELSKI A., KRĄPIEC M Dendrochronologia. PWN, Warszawa. 21

22 Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych nr 47, 2011 r. Stanisław Hławiczka*, Czesław Kliś**, Marian Cenowski**, Ewa Strzelecka-Jastrząb**, Jacek Długosz**, Joachim Bronder** NOWE PODEJŚCIE DO OCENY NISKIEJ EMISJI Z OGRZEWANIA MIESZKAŃ W KSZTAŁTOWANIU STĘŻEŃ PYŁU NA OBSZARZE GMINY. I. INWENTARYZACJA ŹRÓDEŁ EMISJI I MODELOWANIE EMISJI NEW APPROACH TO THE IMPACT ASSESSMENT OF DUST EMISSION FROM HOME HEATING PROCESSES ON THE AIR POLLUTANT CONCENTRATION OF A SINGLE MUNICIPALITY. I. EMISSION SOURCES INVENTORY AND EMISSION MODELLING Słowa kluczowe: emisja pyłu, zanieczyszczenie powietrza, PM10, PM2.5, emisja niska, ogrzewanie mieszkań, inwentaryzacja emisji, modelowanie emisji. Key words: dust emission, air pollution, PM10, PM 2.5, low emission, home heating, emission inventory, emission modelling. Particulate matter emission from the processes of home heating usually has a significant impact on the level of dust concentration in the air of a single municipality. Issues relating to methodology for the determination of particulate matter emissions from such sources are presented in the article. Applied methods allowed for a more accurate identification of areas within the analysed communities where processes of heating at houses are associated with combustion processes generating dust emissions. The CORINE Land Cover maps and orthophotos made from aerial photographs were used for the areas selection. * Prof. dr inż. Stanisław Hławiczka Instytut Ekologii Terenów Uprzemysłowionych, ul. Kossutha 6, Katowice; tel.: ; s.hlawiczka@ietu.katowice.pl; Wydział Inżynierii i Ochrony Środowiska, Politechnika Częstochowska, ul. Dąbrowskiego 73, Częstochowa; tel.: ; s.hlawiczka@ietu.katowice.pl ** Dr Czesław Kliś, mgr inż. Marian Cenowski, mgr inż. Ewa Strzelecka-Jastrząb, mgr inż. Jacek Długosz, Joachim Bronder Instytut Ekologii Terenów Uprzemysłowionych, ul. Kossutha 6, Katowice; tel.: ; klis@ietu.katowice.pl, cenowski@ietu.katowice.pl, strzelec@ietu.katowice.pl, dlugosz@ietu.katowice.pl, bron@ietu.katowice.pl 22

23 Nowe podejście do oceny niskiej emisji z ogrzewania mieszkań w kształtowaniu stężeń pyłu... For calculation of dust emission associated with home heating processes the state of insulation of buildings were also considered. Buildings were assigned to three categories: homes with small, medium and large heat losses. The used indicators of heat demand, were respectively: 1.1 W/m 2 K, W/m 2 K 1.6 W/m 2 K and 2.5 W/m 2 K. It was shown that in the investigated area (241 municipalities) there is about 80% of dwellings based on their own small heating sources generating so called low emissions. In determining heat demand real air temperature outside buildings were taken into account. It was shown that heat demand depends on the location of the municipality (much higher in municipalities in the mountain areas). 1. WPROWADZENIE Emisje zanieczyszczeń powietrza ze źródeł ciepła małej mocy stanowią istotną część tzw. niskiej emisji, która w powszechnym jej rozumieniu obejmuje emisję pochodzącą z lokalnych kotłowni węglowych i domowych pieców grzewczych oraz ze źródeł komunikacyjnych. Najważniejszą przyczyną emisji pyłu z tej grupy źródeł jest spalanie węgla, prowadzone w tych źródłach grzewczych w sposób mało efektywny, w których często używany jest węgiel o złej charakterystyce energetycznej. W polskich realiach zagrożenie niską emisją jest bardzo duże i dotyczy prawie każdego miasta i gminy w Polsce. Problem wynika ze stosowania w mieszkalnictwie komunalnym i indywidualnym niskosprawnych urządzeń grzewczych oraz spalania węgla znacznie zasiarczonego i zapopielonego. Jako paliwo stosowane są również muły węglowe, a także odpady z gospodarstw domowych. Charakterystyczną cechą źródeł energetycznych niskiej mocy jest to, że emisje pochodzą z dużej ilości emitorów, wprowadzających zanieczyszczenia z kominów o niewielkiej wysokości. Powoduje to, że efekty tej emisji są bardzo uciążliwe, ponieważ zanieczyszczenia gromadzą się wokół miejsca powstawania, a są to najczęściej obszary o zwartej zabudowie mieszkaniowej. Emisje te są szczególnie uciążliwe w tzw. sezonie grzewczym, silnie kreując wysokie poziomy stężeń, zwłaszcza podczas epizodów o charakterze smogowym [Ośródka i in. 2006, Cichoń, Hławiczka 2010]. Pyły mają istotny udział w ogólnym ładunku emisji zanieczyszczeń do powietrza emitowanym z palenisk domowych. Bilans emisji pyłu do powietrza w Polsce wskazuje, że procesy, o których mowa, zajmują znaczącą pozycję w krajowym ładunku tych zanieczyszczeń emitowanych do atmosfery. Spośród wszystkich krajowych źródeł generujących emisje pyłu do atmosfery (energetyka, przemysł, komunikacja, spalanie odpadów), spalanie paliw w komunalnych źródłach ciepła i indywidualnych paleniskach domowych stanowiło w roku 2008 aż 41% krajowej emisji pyłu ogółem, w tym emisje PM10 stanowiły ok. 50%, a pyłu PM2.5 ok. 45% [Dębski i in. 2009]. Miernikiem mało efektywnych procesów spalania węgla w tych źródłach grzewczych mogą być wskaźniki emisji pyłu, z któ- 23

24 Stanisław Hławiczka i in. rych wynika, że spalanie węgla w paleniskach domowych przyczynia się do zanieczyszczenia powietrza w stopniu 8-krotnie większym w porównaniu z sytuacją, w której proces spalania węgla jest prowadzony w dużych obiektach energetycznych [Konieczyński, Pasoń-Konieczyńska 1999]. Głównym źródłem emisji metali ciężkich do powietrza w Polsce jest również sektor komunalny wraz z emisjami z indywidualnych palenisk domowych [Hławiczka 2008]. Nie jest prawdziwy dosyć powszechny pogląd, że frakcje pyłu emitowanego ze źródeł niskiej mocy tworzą przede wszystkim pyły grube, słabo penetrujące układ oddechowy. Uzyskane wyniki badań składu frakcyjnego pyłów wskazują na znaczny udział frakcji drobnych w pyle emitowanym z palenisk domowych. W emisjach pyłu z rozpatrywanych źródeł spalania udział pyłu zawieszonego w ogólnej ilości emitowanego pyłu wynosi od około 55% do 85% [Hławiczka i in. 2001]. Dosyć duża rozpiętość udziału pyłu w poszczególnych zakresach frakcji emitowanego pyłu ma silny związek z rodzajem paleniska oraz sposobem jego użytkowania. Na podstawie danych przedstawionych w przywołanej wyżej pracy można przyjąć, że średni udział pyłu PM10 może stanowić około 75% ogólnej masy pyłu emitowanego z palenisk domowych. Porównanie morfologii pyłów emitowanych z palenisk domowych i pyłów ze spalania węgla w elektrociepłowni zaskakuje zwłaszcza dużą ilością bardzo drobnych struktur morfologicznych, o rozmiarach pojedynczych mikronów lub ułamków mikrona. Ziarna pyłów z palenisk domowych są najczęściej nieregularne, o rozwiniętej powierzchni, co sprzyja sorpcji i kondensacji zanieczyszczeń typu węglowodory. Ułatwiona jest też na takich powierzchniach kondensacja metali ciężkich, w tym rtęci gazowej [Hławiczka i in. 2003]. Problem niekorzystnej roli procesów spalania prowadzonych w źródłach ciepła małej mocy jest istotny, ponieważ w 2008 r. zużyto w nich TJ węgla kamiennego i ta znaczna ilość spalanego w tych źródłach węgla utrzymuje się od wielu lat [Dębski i in. 2009]. Wskazuje to, że emisje pyłu, metali i innych zanieczyszczeń towarzyszących procesom spalania węgla w źródłach ciepła małej mocy długo jeszcze będą istotną pozycją w krajowym bilansie emisji zanieczyszczeń do powietrza. Brak jest dotychczas wiarygodnych danych o udziale emisji pyłu pochodzącego z procesów spalania paliw w celu ogrzewania mieszkań, w kształtowaniu stężeń tego zanieczyszczenia na obszarze wielkości pojedynczej gminy. Emisje te mają cechy emisji rozproszonych, a więc trudnych do ilościowego oszacowania wielkości emitowanego ładunku. Problemom tym poświęcony jest niniejszy artykuł. Autorzy przedstawiają w tym artykule własne metody i wyniki uzyskane w ramach projektu badawczego (zwanego dalej Projektem Czechy-Polska), realizowanego ze środków Unii Europejskiej [Projekt badawczy ]. Obszarem zainteresowania w Projekcie po polskiej stronie granicy był obszar 241 gmin, położonych w rejonie przygranicznym województw: śląskiego, opolskiego i dolnośląskiego. 24

25 Nowe podejście do oceny niskiej emisji z ogrzewania mieszkań w kształtowaniu stężeń pyłu INWENTARYZACJA ŹRÓDEŁ EMISJI PYŁU ZWIĄZANYCH Z OGRZEWANIEM MIESZKAŃ 2.1. Wyznaczanie obszarów emisji zanieczyszczeń ze spalania paliw na potrzeby ogrzewania mieszkań W odniesieniu do emisji obszarowych, na które składają się emisje zanieczyszczeń do powietrza z małych emitorów, dołączonych do domowych instalacji grzewczych, nie dysponuje się, tak jak to ma miejsce w przypadku energetycznych źródeł punktowych, szczegółową informacją zarówno na temat technicznej charakterystyki emitorów, jak i wielkości emitowanych ładunków zanieczyszczeń. Inwentaryzacja poszczególnych źródeł emisji z indywidualnych budynków mieszkalnych jest trudna do wykonania nawet w odniesieniu do najmniejszego obszaru administracyjnego, jakim jest obszar gminy. Dlatego zamiast wyznaczać wielkość emisji bezpośrednio z poszczególnych domowych instalacji grzewczych, można stosować tzw. emitory zastępcze, którymi są obszary zabudowy mieszkaniowej w obrębie poszczególnych gmin. Rys.1. Mapa CLC 2000 fragmentu obszaru woj. dolnośląskiego objętego analizą Fig.1. Map CLC 2000 of Dolny Śląsk voivodeship (fragment of the area) under analysis W przedstawianej pracy przyjęto założenie, że do ustalenia zasięgu obszarów zabudowy mieszkaniowej wykorzystywane będą powszechnie dostępne dane numeryczne. Źródłem tych danych były: numeryczna mapa granic gmin pozyskana z Państwowego Rejestru Granic i Powierzchni Jednostek Podziałów Terytorialnych Kraju oraz numeryczna mapa użytkowania ziemi CORINE Land Cover 2000 (CLC), wersja 2007, wczytana z serwera da- 25

26 Stanisław Hławiczka i in. nych Europejskiej Agencji Ochrony Środowiska ( Zastosowano także opracowaną w Instytucie Ekologii Terenów Uprzemysłowionych warstwę informacyjną zabudowy mieszkaniowej oraz dane numeryczne dostępne przez serwisy geoportal.gov.pl oraz Google Earth. Fragment obszaru objętego Projektem Czechy-Polska, którego dotyczy przedstawiona w pracy metodyka wyznaczania obszarów emisji pyłu z procesów ogrzewania mieszkań, przedstawiono na rysunku 1. Pierwszym krokiem w wyznaczaniu obszarów emisji pochodzących ze spalania paliw na potrzeby ogrzewania mieszkań była analiza rodzajów użytkowania ziemi pod kątem dokonania wyboru tych typów użytkowania powierzchni ziemi, które mogą być miejscami lokalizacji emitorów zastępczych, czyli powierzchniami, w których ma miejsce omawiana emisja. W celu wydzielenia obszarów emisji uwzględniono następujące typy użytkowania ziemi: zabudowę zwartą, zabudowę rozproszoną, złożone układy uprawowe, tereny zieleni miejskiej, przemysł lub usługi, obiekty sportowe i wypoczynkowe, łąki naturalne, budowy, obszary generalnie rolnicze, drogi kołowe i koleje. Wyodrębnienia z tych typów użytkowania ziemi pod obszar zabudowy mieszkaniowej dokonano na podstawie danych zawartych w numerycznej mapie CORINE Land Cover 2000, wersja 7. W tym celu obliczono całkowitą powierzchnię zabudowy mieszkaniowej w danym typie użytkowania ziemi (na potrzeby niniejszej pracy analizę wykonano dla obszaru województwa śląskiego) oraz wyznaczono stosunek powierzchni zabudowy mieszkaniowej w danym typie użytkowania do całkowitej powierzchni danego typu użytkowania ziemi. W tabeli 1 przedstawiono wynik tej analizy. Tabela 1. Rozkład powierzchni zabudowy mieszkaniowej w typach użytkowania ziemi CLC 2000 (na przykładzie obszaru województwa śląskiego) Table 1. Types of land use and residential area according to CLC2000 map (silesia province as an example) Analizowane typy użytkowania ziemi Powierzchnia zabudowy w danym typie użytkowania [m 2 ] Udział powierzchni zabudowy w całej powierzchni typu użytkowania [%] Zabudowa zwarta Zabudowa rozproszona Złożone układy uprawowe Tereny zieleni miejskiej Przemysł lub usługi Obiekty sportowe i wypoczynkowe Łąki naturalne Budowy Obszary generalnie rolnicze Drogi kołowe i koleje

27 Nowe podejście do oceny niskiej emisji z ogrzewania mieszkań w kształtowaniu stężeń pyłu... Z danych w tabeli 1 wynika, że w analizowanym obszarze trzy typy użytkowania ziemi zaznaczone na mapie CORINE LANDCOVER cechuje zdecydowanie większy udział powierzchni zabudowy mieszkaniowej w obrębie całej powierzchni danego typu użytkowania ziemi. Są to obszary zabudowy zwartej, zabudowy rozproszonej oraz niektóre obszary upraw z rozbudowaną infrastrukturą budowlaną. Uznano więc, że te 3 rodzaje typów użytkowania ziemi są na terenie gminy najbardziej odpowiednim typem obszarów do zlokalizowania emitorów zastępczych, z których pochodzą emisje zanieczyszczeń generowanych w paleniskach domowych. Kolejnym krokiem w wyznaczaniu obszarów emisji z procesów ogrzewania mieszkań było przypisanie trzem wymienionym obszarom użytkowania ziemi konkretnej lokalizacji na europejskiej mapie CLC 2000, obejmującej analizowany obszar (rys.1) oraz dokonanie przecięcia tak otrzymanej mapy numerycznej mapą granic jednostek administracyjnych. W efekcie otrzymano nowe wypełnienie mapy wielobokami zabudowy mieszkaniowej w poszczególnych gminach analizowanego obszaru (rys.2). Rys.2. Mapa obszarów emisji z domowych instalacji grzewczych analizowanego fragmentu województwa dolnośląskiego Fig.2. Map of the areas of emissions from domestic heating systems within the analyzed fragment of Dolny Śląsk voivodship Zdecydowano, że tym właśnie wielobokom zostaną w dalszej części pracy przyporządkowane wartości emisji odpowiadające trzem typom gęstości zabudowy: zwartej, luźnej i rozproszonej. Podobną analizą objęto pozostałe rozpatrywane obszary przygraniczne województw śląskiego i opolskiego, będące przedmiotem zainteresowania w Projekcie Czechy-Polska. Uzyskany rozkład typów zabudowy mieszkaniowej, w podziale na analizowane fragmenty trzech województw, przedstawiono w tabeli 2. 27

28 Stanisław Hławiczka i in. Tabela 2. Rozkład powierzchni trzech typów zabudowy mieszkaniowej w trzech analizowanych fragmentach województw Table 2. Area of three types of residential area in the 3 provinces under analysis Typ zabudowy Jednostka Woj. Woj. Woj. dolnośląskie opolskie śląskie Zwarta km 2 6,1 1,3 0,3 Luźna km 2 256,9 387,9 340,1 Rozproszona km 2 634,5 339,6 590,9 Suma zabudowy km 2 897,5 728,9 931,3 Zwarta % 0,7 0,2 0,03 Luźna % 28,6 53,2 36,5 Rozproszona % 70,7 46,6 63,4 Suma zabudowy % Powierzchnia objęta analizą km ,7 9399,7 4171,5 Odsetek powierzchni zabudowanej (3 typy) % 8,7 7,7 22,3 Z danych w tabeli 2 wynika, że na analizowanym obszarze trzech fragmentów województw dominują obszary emisji reprezentujące przede wszystkim tereny zabudowy rozproszonej i luźnej. Największym obszarem objętym zwartą zabudową jest, co zaskakuje, analizowany fragment województwa dolnośląskiego. Największy odsetek terenów zabudowanych znajduje się w obrębie analizowanego fragmentu województwa śląskiego, a najmniejszy w analizowanej części województwa opolskiego Ocena stanu termicznej izolacyjności mieszkań Ocena stanu termicznej izolacyjności mieszkań była elementem analizy, której celem nadrzędnym było wyznaczenie ładunków pyłu będącego rezultatem procesu spalania paliw na potrzeby ogrzewania mieszkań. Jednym z elementów niezbędnych do określenia zapotrzebowania na ciepło budynku mieszkalnego jest ustalenie stopnia wyposażenia tego budynku w izolację termiczną. Istnienie bowiem tej izolacji oraz jej jakość decyduje o wysokości strat ciepła z danego budynku. Decydujące znaczenie ma tutaj zarówno rok budowy budynku (głównie ze względu na zmieniające się na przestrzeni lat stosowane w budownictwie materiały budowlane i izolacyjne), jak też prace modernizacyjne polepszające jego izolację termiczną (np. ocieplenie ścian, ocieplenie dachu, wymiana stolarki budowlanej). W celu określenia izolacji termicznej budynków wykorzystano istniejące dane statystyczne Głównego Urzędu Statystycznego, dostępne w Banku Danych Regionalnych [Bank Danych Regionalnych, GUS 2009]. W ramach omawianego projektu zebrano dane pozwalające na opis stanu budynków w 241 gminach objętych Projektem Czechy-Polska. W pierwszym kroku, w celu ustalenia struktury wiekowej budynków w analizowanych gminach, pobrano z zasobów GUS dane dotyczące powierzchni użytkowej mieszkań w poszczególnych 28