Emisje z sektora rolniczego problem, którego nie unikniemy

Transkrypt

1 Emisje z sektora rolniczego problem, którego nie unikniemy J.Lech Jugowar Wojciech Rzeźnik Paulina Mielcarek OGÓLNOPOLSKA KONFERENCJA UPOWSZECHNIENIOWO-WDROŻENIOWA INSTYTUT TECHNOLOGICZNO-PRZYRODNICZY DLA NAUKI, PRAKTYKI I DORADZTWA CBR Warszawa, 30 września 2015 r.

2 Plan prezentacji Jakie zanieczyszczenia wprowadza do atmosfery rolnictwo? Skąd się biorą zanieczyszczenia? Jak powstają zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego? Jak powstają gazy cieplarniane? Gazy cieplarniane z rolnictwa a klimat? Odory Uwarunkowania zewnętrzne determinujące kierunki badań własnych ITP w obszarze emisji z sektora rolniczego Jak można zmniejszyć emisje z sektora rolniczego? Dlaczego doskonalenie metod ewidencji zanieczyszczeń może skutkować redukcją ilości raportowanych przez Polskę gazów? Zakres badań ITP o w Poznaniu Aparatura pomiarowa Doskonalenie metod ewidencji zanieczyszczeń gazowych i gazów cieplarnianych Doskonalenie metod ewidencji odorów Rozwiązania powodujące redukcję zanieczyszczeń gazowych Podsumowanie

3 Jakie zanieczyszczenia wprowadza do atmosfery rolnictwo? Podział zanieczyszczeń z punktu widzenia skutków dla środowiska oraz wymagań międzynarodowych 1. emisje zanieczyszczeń powietrza objęte raportowaniem do Konwencji NZ w sprawie transgranicznego transportu zanieczyszczeń powietrza na dalekie odległości (LRTAP) oraz na potrzeby statystyki krajowej i wymagań Unii Europejskiej: amoniak, pył zawieszony (całkowity - TSP, oraz frakcje drobne: PM10 i PM2.5) 2. emisje gazów cieplarnianych wynikające z Ramowej Konwencji Narodów Zjednoczonych w sprawie zmian klimatu (UNFCCC) oraz z potrzeba statystyki krajowej i wymagań Unii Europejskiej : metan, podtlenek azotu 3. emisja odorów oddziaływanie lokalne, brak uregulowań prawnych krajowych, za granicą różne uregulowania prawne. Metodyka pomiarów określona przez normę europejska, która w Polsce została wydana jako PN- EN : 2005 Jakość powietrza Oznaczanie stężenia zapachowego metodą olfaktometrii dynamicznej

4 Skąd się biorą zanieczyszczenia?

5 Jak powstają zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego? Amoniak powstaje w wyniku procesów bakteryjnych i enzymatycznych zachodzących w odchodach zwierząt. Jest produktem rozkładu mocznika znajdującego się w moczu, katalizowanego przez ureazę znajdującą się w odchodach. W Polsce emisja amoniaku wynosi ton, z tego z rolnictwa ton (98%!) 66 % ---> zwierzęta gospodarskie 34 % ---> zużycie nawozów azotowych Amoniak nie jest gazem cieplarnianym, natomiast bierze udział w zakwaszaniu deszczów. Osiadający na powierzchni ziemi zostaje utleniony do kwasu azotowego i przyczynia się do zakwaszania gleby. Średni czas przebywania amoniaku w atmosferze wynosi 1 7 dni.

6 Jak powstają zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego? Schemat powstawania, uwalniania się i rozprzestrzeniania amoniaku w budynku inwentarskim

7 Jak powstają zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego? W powietrzu pomieszczeń inwentarskich znajdują się drobne cząsteczki pochodzenia nieorganicznego oraz organicznego tworzące pył. Wyróżnia się zasadniczo dwie frakcje cząstek pyłu o ziarnach: powyżej 10 mikrometrów, które opadają grawitacyjnie na podłoże stosunkowo szybko, oraz poniżej 10 mikrometrów (pył zawieszony PM10). Cząstki o ziarnach poniżej 10 μm mogą się utrzymywać w powietrzu przez dłuższy czas (10 30 dni) i w związku z tym traktowane są jako szkodliwa substancja gazowa. Dodatkowo we frakcji PM10 wyróżnia się frakcję o średnicy ziaren poniżej 2,5 μm (PM2,5), która jest najgroźniejsza dla zdrowia, ponieważ przenika z układu oddechowego bezpośrednio do krwi.

8 Jak powstają gazy cieplarniane? Metan emitowany z rolnictwa jest gazem wytwarzanym w przewodzie pokarmowym przeżuwaczy (fermentacja jelitowa) oraz w warunkach beztlenowego rozkładu odchodów. Emisja ze źródeł rolniczych stanowi 28 % krajowej całkowitej emisji metanu. Metan, po dwutlenku węgla, ma największy udział w zwiększaniu efektu cieplarnianego (ok.16%). Średni czas życia metanu w atmosferze wynosi 12 lat. Metan przedostający się do stratosfery uczestniczy pośrednio w katalitycznym niszczeniu ozonu, przyczyniając się do powstawania tzw. dziury ozonowej.

9 Jak powstają gazy cieplarniane? Emisja podtlenku azotu z produkcji rolniczej ma swoje główne źródło w glebie nawożonej nawozami mineralnymi i organicznymi. Towarzyszy również emisji amoniaku w budynkach inwentarskich. 85% emisji podtlenku azotu w Polsce pochodzi z produkcji rolniczej. Podtlenek azotu jest gazem cieplarnianym o bardzo dużym potencjale cieplarnianym swoich molekuł i bardzo długim czasie życia w atmosferze, co w znacznym stopniu przyczynia się do zwiększenia efektu cieplarnianego. Wzrost stężenia podtlenku azotu w stratosferze może pośrednio wzmocnić proces degradacji warstwy ozonowej.

10 Gazy cieplarniane z rolnictwa a klimat Rolnictwo w Europie jest źródłem ok. 40% łącznej emisji CH 4 i N 2 O. Wpływ określonego gazu cieplarnianego na klimat określa się przy pomocy współczynnika globalnego ocieplenia (GWP). Współczynnik ten jest obliczany na podstawie skutków oddziaływania jednego kilograma danego gazu na ocieplenie klimatu w ciągu 100 lat, w porównaniu do oddziaływania jednego kilograma CO 2. Współczynnik globalnego ocieplenia dla podtlenku azotu jest ok. 296 razy, a dla metanu prawie 23 razy wyższy niż dla CO 2.

11 Odory W powietrzu, w budynku inwentarskim, oprócz wymienionych gazów występują również, m. innymi: siarkowodór, aceton oraz cząsteczki lotnych kwasów tłuszczowych, fenoli, indoli i metylamin. Herbut i in., (2010) opisują aż 164 zidentyfikowanych substancji gazowych powstających w procesie chowu zwierząt. Większość z tych gazów, oprócz niekorzystnego oddziaływania na ekosystem, powoduje u ludzi wrażenie uciążliwości zapachowej. Uciążliwość zapachowa nie jest bezpośrednio związana z fizycznym stężeniem w powietrzu zanieczyszczeń gazowych mierzonym aparaturowo. Jest ona oceniana w pomiarach olfaktometrycznych, w których rolę czujników rejestrujących zapach pełnią komórki węchowe zespołu oceniającego. Jest wyrażana w europejskich jednostkach odrowych.

12 Odory Istotną cechą gazów powstających w obiektach rolniczych jest zazwyczaj bardzo mały próg wyczuwalności węchowej, co powoduje że są one bardzo dokuczliwe dla mieszkańców i mogą wywoływać takie dolegliwości jak: zatkany, cieknący nos, piekące i łzawiące oczy, bóle głowy, stwarzając tym samym zagrożenia dla zdrowia.

13 Uwarunkowania zewnętrzne determinujące kierunki badań własnych ITP w obszarze emisji z sektora rolniczego Przywódcy państw członkowskich Unii Europejskiej uzgodnili podczas szczytu w Brukseli 23 października 2014 r. cele polityki klimatycznej UE do roku 2030

14 EU ETS EU ETS The European Union Emission Trading System największy międzynarodowy System Handlu Uprawnieniami do Emisji CO 2 działający w Unii Europejskiej. Jest jednym z głównych filarów polityki klimatycznej UE. System EU-ETS obejmuje swoim zakresem ponad instalacji w sektorach energetycznym i przemysłowym, które są odpowiedzialne za połowę unijnej emisji CO 2 i 40% emisji gazów cieplarnianych, tzn. ok. 2 mld t/co 2 rocznie. non-ets sektory gospodarki, które nie są objęte obowiązkiem zakupu uprawnień do emisji CO 2, np. mieszkalnictwo, transport, rolnictwo.

15 Uwarunkowania zewnętrzne determinujące kierunki badań własnych ITP w obszarze emisji z sektora rolniczego Dyrektywa NEC DYREKTYWA PARLAMENTU EUROPEJSKIEGO I RADY w sprawie redukcji krajowych emisji niektórych rodzajów zanieczyszczenia atmosferycznego oraz zmiany dyrektywy 2003/35/WE projekt (wniosek) 2013/0443 (COD Tabela b):zobowiązania do redukcji emisji amoniaku (NH 3 ), drobnych cząstek stałych (PM 2,5 ) i metanu (CH 4 ). Paliwa sprzedane, rok odniesienia Państwo członkowsk ie Redukcja NH 3 w porównaniu z 2005 r. Każdy rok od 2020 r. do 2029 r. Każdy rok od 2030 r. Redukcja PM 2,5 w porównaniu z 2005 r. Każdy rok od 2020 r. do 2029 r. Każdy rok od 2030 r. Redukcja CH 4 w porównaniu z 2005 r. Każdy rok od 2030 r. Polska 1 % 26 % 16 % 40 % 34 % UE 28 6 % 27 % 22 % 51 % 33 %

16 Jak można zmniejszyć emisje z sektora rolniczego? Doskonaląc metody ewidencji emitowanych gazów Wdrażając rozwiązania techniczne i organizacyjne powodujące redukcję zanieczyszczeń gazowych

17 Dlaczego doskonalenie metod ewidencji zanieczyszczeń może skutkować redukcją ilości raportowanych przez Polskę gazów? Metody ewidencji ilości emitowanych gazów, w skali wykraczającej poza pojedyncze gospodarstwa rolne, oparte są na obliczeniach. W Polsce inwentaryzacją gazów zajmuje się Krajowy Ośrodek Bilansowania i Zarządzania Emisjami (KOBiZE). Monitorowanie emisji rolniczych odbywa się na drodze corocznych obliczeń dla całego kraju, bazujących na liczebności zwierząt. Brak danych statystycznych dotyczących technik utrzymania zwierząt oraz krajowych współczynników emisji powoduje, że praktycznie monitorowanie to sprowadza się do monitorowania liczby zwierząt. Wprowadzanie rozwiązań z zakresu redukcji emisji, niezależnie od skali wdrożeń, nie będzie zauważalne przy obecnym systemie monitorowania zanieczyszczeń.

18 Zakres badań w Oddziale ITP w Poznaniu Emisja gazów cieplarnianych i amoniaku z produkcji zwierzęcej. Emisja odorów z produkcji zwierzęcej. Ograniczanie emisji zanieczyszczeń gazowych.

19 Aparatura pomiarowa

20 Doskonalenie metod ewidencji zanieczyszczeń gazowych i gazów cieplarnianych Średni wskaźnik emisji amoniaku (g rok-1 kg m.c.-1) Obiekt I - ściółkowy 175,2 ± 73,0 Obiekt II - bezściółkowy 25,6 ± 13,3 Źródło: Paulina Mielcarek i Wojciech Rzeźnik, ITP

21 Doskonalenie metod ewidencji zanieczyszczeń gazowych i gazów cieplarnianych Źródło: Wojciech Rzeźnik i Paulina Mielcarek, ITP Źródło: Rzeźnik i Mielcarek, ITP

22 Metody ewidencji odorów 1. System klatkowo-bateryjny - produkcja jaj konsumpcyjnych 2. System ściołowy odchowalnia młodych kur 3. System ściołowy odchowalnia młodych kur 4. System rusztowo-ściołowy - produkcja jaj wylęgowych 5. System ściołowy produkcja jaj wylęgowych 6. System ściołowy produkcja jaj wylegowych 7. System ściołowym -brojlery

23 Metody ewidencji odorów Parametr Średnie stężenia odorów (ou E m -3 ) Średni wskaźnik emisji (ou E s -1 kg 1 ) Obora ,171 0,127 0,040 0,151 0,061 0,165 SD (ou E s -1 kg 1 ) 0,121 0,067 0,030 0,107 0,022 0,102 CV (%) Źródło: Rzeźnik, Mielcarek i Jugowar, ITP

24 Rozwiązania powodujące redukcję zanieczyszczeń gazowych Źródło: Wojciech Rzeźnik, ITP

25 Rozwiązania powodujące redukcję zanieczyszczeń gazowych Źródło: Wojciech Rzeźnik, ITP Źródło: Rzeźnik, ITP

26 Podsumowanie Badania mające na celu redukcję zanieczyszczeń gazowych i pyłowych wytwarzanych podczas chowu zwierząt w budynkach inwentarskich cechują się dużą różnorodnością proponowanych rozwiązań. Ich skala, w przeważającej części laboratoryjna, w znacznie mniejszej półtechniczna, wskazuje, że szerokie wdrożenie badanych rozwiązań do praktyki rolniczej nie nastąpi w krótkim czasie. Prowadzone badania odorów stanowią podstawę do opracowywania rozwiązań ograniczających ich uciążliwość dla ludzi. Praktyczne efekty tych badań będą widoczne dopiero po uchwaleniu ustawy odorowej, której zapisy wymuszą działania zmierzające do redukcji odorów, których stężenie przekracza ustaloną wartość.

27 Dziękuję za uwagę J.Lech Jugowar Zakład Kształtowania Środowiska w Obiektach Inwentarskich i Ochrony Powietrza ITP - Oddział w Poznaniu l