Hodnocení koncentrací PAU a těžkých kovů na povrchu odvalů a v okolí průmyslových podniků

Hodnocení koncentrací PAU a těžkých kovů na povrchu odvalů a v okolí průmyslových podniků CZ.3.22/1.2.00/12.03398 doc. RNDr. Václav Dombek, CSc. VŠB-TU Ostrava

Financování projektu: Vedoucí partner: Partner projektu: Operační program Přeshraniční spolupráce Česká republika - Polská republika 2007 2013 Hornicko-geologická fakulta Vysoká škola báňská technická univerzita Ostrava Česká republika Glówny Instytut Górnictwa (GIG) Katowice Polsko

Doba realizace projektu: říjen 2013 červen 2015 Rozpočet projektu: CELKEM: cca 400 tis. Euro

PŘEDMĚT Potenciální sekundární emise z odvalů po hornické a hutnické činnosti a v okolí průmyslových podniků. CÍL Zhodnocení odvalů po hornické a hutnické činnosti a v okolí průmyslových podniků jako potencionálních zdrojů sekundárních emisí PAU a těžkých kovů.

PROČ? Region s mnoha pozůstatky hornické a metalurgické činnosti - haldy (odvaly), na kterých byly ukládány hornicke, hutní i jiné odpady. Na haldách dochází k chemickým a mechanickým změnám uložených materiálů např. haldy hořící. Na povrchu hald a v blízkosti hutních provozů dochází k sedimentaci prachových částic.

Následnou větrnou erozí, pohybem osob a techniky i těžbou haldového materiálu se prachove částice dostávají do ovzduší a mohou se podílet se na zhoršene kvalite ovzduší v okolí (polétavy prach, karcinogení látky). Významny faktor kvality ovzduší výzkum složení této druhotne prašnosti v regionu nebyl zati m proveden.

METODA Komplexní chemický a mineralogický popis povrchove vrstvy hald a ploch významne ovlivněných průmyslovým spadem. Analýzy chemického složení anorganicke i organicke fáze. Mineralogicke analýzy objasní složení současných a vznik nových minerálních fází. Následné zhodnocení získaných dat s cílem určit velikost a složení možných emisí zdravotne závadných částic a okolnosti jejich vzniku. Modelování - vliv na kvalitu ovzduší při dalším využití hodnocených areálu (rekultivace, těžba aj.).

ZDROJE PRO ŘEŠENÍ VŠB-TUO: Řešitelský tým s dlouholetou zkušeností Speciální odbornosti, kterými řešitelsky tým nedisponuje, byly řešeny formou konzultací s externími specialisty Analyticke práce byly zajištěny v laboratořích ICT a ZÚ OVA: Laboratoř separačních metod (GC-MS, HPLC-MS) Laboratoř RTG difrakce

Laboratoř elektronové mikrosondy Centrum hygienických laboratoří stanovení kovů metodou IC-MS

GIG: Řešitelský tým s dlouholetou zkušeností Speciální odbornosti - řešeny formou konzultací s externími specialisty Analyticke práce byly prováděny v laboratořích pracovište monitoringu životního prostředí GIG: Laborator rozboru tuhých odpadu, Laborator rozboru vody a odpadních vod, Laborator rozboru organických sloučenin, Pracovište environmentálních analýz, s aplikací analytických postupu

CÍLOVE SKUPINY PROJEKTU orgány státní samosprávy orgány podílející se na u zemním plánování, ktere rozhodují nebo povolují další činnosti na haldách, regionální orgány ochrany ovzduší; majitelé a správci hald; široke spektrum obyvatelstva, na ktere ma kvalita ovzduší přímy vliv.

PUBLICITA Speciální internetove stránky - médium s nejširším dopadem a nejjednodušším přístupem pro odbornou i laickou veřejnost - provozovány ješte 5 let po ukončení projektu: http://ova.prasnosthald.cz/ http://ova.prasnosthald.eu/

Metodologie odběru vzorků z povrchů analýzovaných objektů a jejich lokalizace na území Polska Metodyka pobierania próbek z powierzchni obiektów badań oraz miejsca ich lokalizacji w Polsce dr Michał Gwoździewicz Zakład Monitoringu Środowiska Główny Instytut Górnictwa Katowice Ostrawa, 18 czerwca 2015

Metodyka pobierania próbek oparta została na wytycznych Normy US EPA AP- 42 opisanych szczegółowo w załączniku C.1 APPENDIX C.1 PROCEDURES FOR SAMPLING SURFACE/BULK DUST LOADING 1. For material handling of active or inactive piles: minimum of 6 increments with total sample weight of 5 kg (10 increments totalling 23 kg are recommended) 2. For wind erosion samples: minimum of 6 increments with total sample weight of 5 kg

Ostrawa, 18 czerwca 2015

KRYTERIA USTALENIA ILOŚCI PRÓBEK POBIERANYCH NA POSZCZEGÓLNYCH OBIEKTACH 1. Położenie i powierzchnia całkowita 2. Kształt oraz infrastruktura i wynikająca z tego dostępna powierzchnia 3. Ograniczenia dostępnej powierzchni pobierania próbek wynikające z: o bieżącego unieszkodliwiania odpadów wydobywczych o prowadzenia odzysku odpadów wydobywczych o realizowanych inwestycji budowlanych i drogowych o zasięgu i zaawansowania prowadzonej rekultywacji biologicznej o aktywności termicznej obiektów i zagrożeń dla próbkobiorców

2 1 10 3 1. Wrzosy III KWK Rydułtowy-Anna 2. Wrzosy KWK Rydułtowy-Anna 3. Radlin KWK Marcel 4. Skrzyszów Południe KWK Marcel 5. Teren likwidacji szkód górniczych Mszana 6. Szotkówka I KWK Jas-Mos 7. Kościelniok KWK Pniówek 8. Pochwacie KWK Zofiówka 9. Borynia-Jar KWK Borynia 10. Charlotta KWK Rydułtowy-Anna 9 4 5 6 8 7

WYLICZONE ILOŚCI PRÓBEK DO POBRANIA 1. Wrzosy III KWK Rydułtowy-Anna 8 2. Wrzosy KWK Rydułtowy-Anna 8 3. Radlin KWK Marcel 32 4. Skrzyszów Południe KWK Marcel 10 5. Teren likwidacji szkód górniczych Mszana 8 6. Szotkówka I KWK Jas-Mos 16 7. Kościelniok KWK Pniówek 20 8. Pochwacie KWK Zofiówka 18 9. Borynia-Jar KWK Borynia 16 10. Charlotta KWK Rydułtowy-Anna 16 RAZEM: 152

DZIĘKUJĘ PAŃSTWU ZA UWAGĘ DĔKUJI VAM ZA POZORNOST

Projekt CZ.3.22/1.2.00/12.03398 Hodnocení koncentrací PAU a těžkých kovů na povrchu odvalů a v okolí průmyslových podniků Lokalizace odběrových míst na území Moravskoslezského kraje a bližší specifikace odebraných vzorků Ing. Lucie Gembalová, Ph.D. Dr. Ing. Dalibor Matýsek Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava 18. 6. 2015

Výběr lokalit pro odběr vzorků na území MS kraje Halda Ema Halda Heřmanice Halda Hedvika Halda Dolu Paskov Halda Dolu Paskov Důl Staříč 2 Halda Dolu Darkov Halda Dolu ČSM Halda Dolu ČSA závod Jan Karel Halda Hrabůvka odval elektrárny Třebovice Dolní oblast Vítkovice Areál Bartovice

Halda Ema - kuželovitá halda (vrchol cca 315 m. n. m.) - přírodní památka ve správě státního podniku Diamo - komplex odvalů uzavřených dolů Ema/Lucie, Trojice a Petr Bezruč (Terezie) - termicky aktivní (haldovina + elektrárenský popílek) teplota uvnitř až 1200 C - odběr pilotních vzorků (4 odběrová místa)

- ve správě státního podniku Diamo - odval Dolu Heřmanice (zejména hlušina) - termicky aktivní - nejrozsáhlejší odvalový areál (881 993 m 2 ) - odběr vzorků (29 odběrových míst) Halda Heřmanice

Halda Heřmanice

- ve správě státního podniku Diamo - odval závodu Hedvika (bývalý Důl J. Fučík) - termicky aktivní - odběr vzorků (6 odběrových míst) Halda Hedvika

Halda Dolu Paskov - ve správě podniku OKD, a. s. - odval Dolu Paskov - důlní materiál (výpěrky těžkokapalinového prádla z úpravny uhlí) - odběr vzorků (18 odběrových míst)

Halda Paskov Důl Staříč 2 - ve správě podniku OKD, a. s. - odval Dolu Paskov Důl Staříč 2 - důlní materiál (manipulační odval hrubozrnná haldovina z důlních děl) - odběr vzorků (11 odběrových míst)

Halda Dolu Darkov - ve správě podniku OKD, a. s. - odval Dolu Darkov - důlní materiál (výpěrky z těžkokapalinového prádla z úpravny uhlí) - odběr vzorků (16 odběrových míst)

Halda Dolu ČSM - ve správě podniku OKD, a. s. - odval Dolu ČSM - důlní materiál (výpěrky těžkokapalinového prádla ) - odběr vzorků (18 odběrových míst)

Halda Dolu ČSA závod Jan Karel - ve správě podniku OKD, a. s. - odval Dolu ČSA závodu Jan Karel - důlní materiál z ražby - odběr vzorků (19 odběrových míst)

Halda Hrabůvka (Stará halda) - ve správě Vítkovice, a.s. - ukládání odpadů z hutní výroby, především strusky z Vítkovických železáren - odběr vzorků (8 odběrových míst)

- provozovatel Dalkia Česká republika a.s. - energetický odpad - odběr vzorků (10 odběrových míst) odval elektrárny Třebovice

Stanovení minerálních fází Metoda: analýza pomocí práškové RTG difrakce Přístrojové vybavení: práškový difraktometr Bruker Advance D8 (Bruker, USA) Geometrie měření: 2θ/θ s polohově citlivým detektorem LynxEye Podmínky měření: záření CoKα/Fe filtr napětí 40 kv proud 40 ma režim krok 0.014 2θ s časem na kroku 0.25 s sumace pěti postupných měření Software pro řízení přístroje: Diffrac.Measurement Programy na vyhodnocení naměřených dat: Databáze difrakčních dat PDF-2 (JCPDS), Relase 2011 Bruker AXS Diffrac.EVA verze 2.0 Bruker AXS Topas verze 4.2 Diffrac plus prof. TOPAS STRUCTURAL database

Difrakční záznam Counts 6 600 6 400 6 200 6 000 5 800 5 600 5 400 5 200 5 000 4 800 4 600 4 400 4 200 4 000 3 800 3 600 3 400 3 200 3 000 2 800 2 600 2 400 2 200 2 000 1 800 1 600 1 400 1 200 1 000 800 600 400 200 0-200 -400-600 -800-1 000 Paskov 1-pod 9.723069 10 um plus 9.3548 ZnO.raw_1 Zincite 9.35 % Quartz 8.80 % Muscovite 2M1 44.67 % Kaolinite (BISH) 6.11 % Chlorite IIb 3.76 % Albite 1.97 % Amor. 25.32 % 10 15 20 25 30 35 40 45 2Th Degrees 50 55 60 65 70 75 80

Počet vzorků: 82 Zjištěné minerální fáze Složení: amorfní podíl Křemen SiO 2 Illit muskovit - KAl 2 (OH,F) 2 (AlSi 3 O 10 ) Kaolinit Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 Chlorit (Mg,Fe) 3 (Si,Al) 4 O 10 (OH) 2 (Mg,Fe) 3 (OH) 6 Plagioklas (albit) Na[AlSi 3 O 8 ] Jarosit KFe 3 3+ (SO 4 ) 2 (OH) 6 Ankerit Ca(Fe,Mn,Mg)(CO 3 ) 2 Ortoklas KAlSi 3 O 8 Magnetit Fe 3 O 4 Hematit Fe 2 O 3 Sádrovec CaSO 4.2H 2 O Kalcit CaCO 3 Baryt BaSO 4 Anhydrit CaSO 4 Brucit Mg(OH) 2

Stanovení minerálních fází Minerál Minimum Maximum Aritmetický Směrodatná Variační Medián (hm. %) (hm. %) průměr (hm.%) odchylka koeficient (%) počet > MD Amorfní podíl 14,0 74,7 42,1 41,0 9,9 24,1 82 Křemen 4,3 30,3 12,4 12,9 3,6 28,2 82 Illit-muskovit 9,1 56,6 28,9 29,6 9,6 32,3 82 Kaolinit 0,6 17,6 8,4 8,8 4,5 51,5 77 Chlorit 0,4 14,4 4,6 4,9 2,2 44,3 72 Plagioklas(albit) 0,6 8,2 2,6 2,6 1,2 47,1 51 Jarosit 0,5 11,4 2,5 3,2 2,6 82,9 24 Ankerit 0,3 1,1 0,7 0,7 0,2 36,1 9 Ortoklas 3,7 8,5 5,4 5,9 2,0 34,0 3 Magnetit 1,1 1,9 1,2 1,4 0,3 22,5 4 Hematit 1,7 5,0 3,7 3,5 1,1 32,1 5 Sádrovec 0,8 5,1 2,5 2,4 1,3 55,7 7 Kalcit 2,8 10,8 2,8 5,5 3,7 68,8 3 Baryt 1,1 1,1 1,1 1,1 1 Anhydrit 2,7 2,7 2,7 2,7 1 Pyrit 0,9 0,9 0,9 0,9 1 Brucit 23,3 23,3 23,3 23,3 1

Střední mineralogické složení frakce pod 10 um - odvaly z těžby uhlí

Elektronová mikroskopie Přístrojové vybavení: skenovací elektronový mikroskop FEI Quanta 650 FEG (FEI, USA) Detektor: EDX energiově disperzní RTG spektrometr Podmínky: nízké vakuum 50 Pa, vzorek bez pokovení urychlovací napětí 20 kv proud 8-10 na průměr svazku elektronů 6.0 μm elektrárenský odpad odpad z hornické činnosti

Elektronová mikroskopie magnetit pyrit

Děkuji za pozornost

Skład mineralny pyłów PM 10 pochodzących z obiektów na terenie Polski Minerální složení prachových částic PM 10 pocházejících z objektů na území Polska dr Zbigniew Bzowski Zakład Monitoringu Środowiska Główny Instytut Górnictwa Katowice Ostrava, 18 červen/czerwiec 2015

POBRANE ILOŚCI PRÓBEK DO BADAŃ MINERALOGICZNYCH 1. Wrzosy III KWK Rydułtowy-Anna 8 3 2. Wrzosy KWK Rydułtowy-Anna 8 3 3. Radlin KWK Marcel 32 11 4. Skrzyszów Południe KWK Marcel 10 4 5. Teren likwidacji szkód górniczych Mszana 8 3 6. Szotkówka I KWK Jas-Mos 16 6 7. Kościelniok KWK Pniówek 20 7 8. Pochwacie KWK Zofiówka 18 7 9. Borynia-Jar KWK Borynia 16 6 10. Charlotta KWK Rydułtowy-Anna 16 7 RAZEM: 152 57 Ostrava, 18 červen/czerwiec 2015

Teren likwidacji szkód górniczych Mszana Ostrava, 18 červen/czerwiec 2015

Kościelniok KWK Pniówek Nr 1: N 49 58 21,9 ; E 18 39 58,9 Nr 2: N 49 58 25,0 ; E 18 39 34,6 Nr 3: N 49 58 28,9 ; E 18 39 28,7 Nr 4: N 49 58 33,8 ; E 18 39 22,9 Nr 5: N 49 58 43,8 ; E 18 39 30,3 Nr 6: N 49 58 44,6 ; E 18 39 20,3 Nr 7: N 49 58 39,3 ; E 18 39 31,0 Nr 8: N 49 58 42,1 ; E 18 39 39,5 Nr 9: N 49 58 44,4 ; E 18 39 46,8 Nr 10: N 49 58 37,2 ; E 18 39 49,3 Nr 11: N 49 58 27,4 ; E 18 39 50,9 Nr 12: N 49 58 22,0 ; E 18 39 38,4 Nr 13: N 49 58 23,5 ; E 18 39 22,7 Nr 14: N 49 58 46,8 ; E 18 39 13,5 Nr 15: N 49 58 51,7 ; E 18 39 20,0 Nr 16: N 49 58 53,6 ; E 18 39 36,8 Nr 17: N 49 58 54,5 ; E 18 39 47,8 Nr 18: N 49 58 52,9 ; E 18 39 56,7 Nr 19: N 49 58 44,7 ; E 18 40 07,6 Nr 20: N 49 58 33,6 ; E 18 40 03,6 Ostrava, 18 červen/czerwiec 2015

Analiza uziarnienia na zawartość PM 10, PM 2,5 ROZDZIAŁ UZIARNIENIA HOMOGENIZACJA PYŁU PM 10 Analiza kontrolna uziarnienia PM 10 Badania chemiczne VŠB-TU Ostrava i GIG Katowice Badania dyfraktometryczne (XRD) VŠB-TU Ostrava i GIG Katowice Ostrava, 18 červen/czerwiec 2015

Dyfraktometr rentgenowski (XRD) D8 DISCOVER BRUKER Ostrava, 18 červen/czerwiec 2015 nλ = 2d sinθ n rząd refleksu (liczba całkowita) λ długość fali promieniowania d odległość płaszczyzn sieciowych θ kąt ugięcia

Badania XRD wykonano metodą proszkową (DSH) w geometrii Bragg-Brentano wykorzystując promieniowanie CuKα, filtr Ni i detektor LYNXEYE_XE. Do rejestracji i diagnostyki wykorzystano programy: DIFFRAC.Measurement v.3.0. Bruker AXS. DIFFRAC.Evaluation v.3.0. Bruker AXS. Topas v.4.2. Bruker AXS. Skład mineralny oznaczono i wyliczono na podstawie licencjonowanych baz danych wzorców : ICDD PDF-4+ 2013 RDB i 2014 RDB - International Centre for Diffraction Data ICSD - Inorganic Crystal Structure Database, NIST - National Institute of Standard and Technology Ostrava, 18 červen/czerwiec 2015

Podstawowe składniki mineralne badanych pyłów PM 10 kwarc SiO 2 minerały ilaste: kaolinit Al 4 [Si 4 O 10 ](OH) 8 muskowit KAl 2 [AlSi 3 O 10 ](OH) 2 illit (K,H 3 O + )Al 2 [AlSi 3 O 10 ](OH) 2 chloryty: klinochlor (Mg 5 Al)[AlSi 3 O 10 ](OH) 8 i/lub Fe-klinochlor (Mg,Fe) 5 Al[AlSi 3 O 10 ](OH) 8 skalenie potasowe (ortoklaz, mikroklin) K[AlSi 3 O 8 ] skalenie sodowo-wapniowe (plagioklazy) Na[AlSi 3 O 8 ]-Ca[Al 2Si 2 O 8 ] substancja amorficzna Ostrava, 18 červen/czerwiec 2015

Akcesoryczne składniki mineralne badanych pyłów PM 10 kalcyt CaCO 3 dolomit CaMg(CO 3 ) 2 ankeryt CaFe(CO 3 ) 2 syderyt FeCO 3 goethyt α-feo(oh) hematyt α-fe 2 O 3 magnetyt FeFe 2 O 4 gips CaSO 4 2H 2 O jarosyt KFe 3 (SO 4 ) 2 (OH) 6 ałunit KAl 3 (SO 4 ) 2 (OH) 6 halit NaCl mullit 3Al 2 O 3 2SiO 2 minerały ilaste: montmorillonit M x (Al 3.33 Mg 0.67 )[Si 8 O 20 ](OH) 4 struktury mieszanopakietowe illit-smektyt i chloryt-smektyt Ostrava, 18 červen/czerwiec 2015

Dyfraktogram próbki wzorcowej 50.1/14 (GIG) Ostrava, 18 červen/czerwiec 2015

Skład mineralny próbek wzorcowych ICT 57 i 50.1/14 Składniki Zawartość w % WZORZEC ICT 57 (VŠB-TU) WZORZEC 50.1/14 (GIG) VŠB-TU Ostrava GIG Katowice VŠB-TU Ostrava GIG Katowice Kwarc 19,8 ± 0,3 21,0 ± 0,5 24,8 ± 0,3 25,0 ± 0,5 Kaolinit 20,7 ± 0,4 19,5 ± 0,5 13,8 ± 0,4 14,0 ± 0,5 Skalenie potasowe 7,5 ± 0,3 7,5 ± 0,5 8,6 ± 0,3 8,5 ± 0,5 Skalenie sodowo-wapniowe 4,4 ± 0,3 7,5 ± 0,5 6,8 ± 0,3 8,0 ± 0,5 Muskowit (w tym illit) 13,7 ± 0,5 13,0 ± 0,5 26,5 ± 0,5 26,0 ± 0,5 Chloryt 4,0 ± 0,4 2,0 ± 1,0 10,1 ± 0,5 9,0 ± 1,0 Ankeryt 0,5 ± 0,2 - - - Syderyt - 0,5 ± 0,5 - - Hematyt 1,0 ± 0,2 1,0 ± 0,5 2,1 ± 0,2 2,0 ± 0,5 Magnetyt 1,1 ± 0,2 0,5 ± 0,5 1,2 ± 0,2 1,5 ± 0,5 Substancja amorficzna 27,3 ± 1,2 27,5 ± 0,5 6,1 ± 0,2 6,0 ± 0,5 Wzorzec ICT 57 (VŠB-TU) PM 40 Wzorzec 50.1/14 (GIG) PM 10 Ostrava, 18 červen/czerwiec 2015

Skład mineralny próbek porównawczych ze składowiska EMA w Ostravie Lokalizacja EMA 1 EMA 2 EMA 3 EMA 4 Składnik GIG VŠB GIG VŠB GIG VŠB GIG VŠB w % Kwarc 11,5 10,0 9,0 7,8 13,5 13,2 14,5 14,5 Kaolinit 5,0 4,8 6,0 5,9 14,0 14,1 17,5 17,6 Muskowit 17,5 18,0 17,0 17,0 26,5 26,4 26,5 26,3 Chloryty 4,0 4,3 5,0 6,0 4,0 4,6 6,0 6,7 Jarosyt 10,0 11,4 2,0 2,4 1,5 1,6 - - Hematyt 4,0 4,3 1,5 1,7 2,5 3,0 - - Skalenie (albit) 0,5-0,5 - - - 5,0 4,0 Substancja amorficzna 47,5 47,2 59,0 59,0 37,5 37,0 30,5 30,8 Ostrava, 18 červen/czerwiec 2015

Dyfraktogramy powiększono 2x Teren likwidacji szkód górniczych Mszana Ostrava, 18 červen/czerwiec 2015

Teren likwidacji szkód górniczych Mszana Składniki PL-01 PL-04 PL-07 Suma minerałów ilastych Illit + muskowit Kaolinit Chloryt 42,5 20,0 19,0 3,5 Ostrava, 18 červen/czerwiec 2015 41,5 19,0 19,5 3,0 40,5 18,5 18,0 4,0 Kwarc 18,5 20,5 21,5 Skalenie potasowe+plagioklazy 7,5 8,0 7,0 Kalcyt 1,5 1,5 1,0 Dolomit 1,0 1,0 0,5 Syderyt 1,5 1,5 1,0 Substancja amorficzna 27,5 26,0 28,5

Dyfraktogramy powiększono 2x Szarlota KWK Rydułtowy-Anna Ostrava, 18 červen/czerwiec 2015

Akcesoryczne składniki mineralne pyłów PM 10 ze składowiska Szarlota KWK Rydułtowy-Anna (n = 7) kalcyt do 6% - 6% w 1 próbce, w pozostałych 1-4% dolomit do 5% - obecny w 4 próbkach goethyt do 8% - 8% w 1 próbce, w pozostałych 0-3% hematyt do 6% - obecny w 5 próbkach struktury illit-smektyt do 5% - obecne w 4 próbkach halit do 4% - obecny w 3 próbkach mullit 5% w 1 próbce i 3% w 2 próbkach gips 5% w 1 próbce i 3% w 1 próbce ałunit 2% w 1 próbce Ostrava, 18 červen/czerwiec 2015

Podstawowy skład mineralny 57 próbek pyłów PM 10 pochodzących z obiektów na terenie Polski Składniki Minimum Maximum Średnio Zmienność w % Suma minerałów ilastych 20 72 42 57 Kwarc 8 30 18 20 Skalenie potasowe+plagioklazy 2 25 10 76 Substancja amorficzna 15 40 24 25 Ostrava, 18 červen/czerwiec 2015

DZIĘKUJĘ PAŃSTWU ZA UWAGĘ DĔKUJI VAM ZA POZORNOST Ostrava, 18 červen/czerwiec 2015

Výsledky chemických analýz prachových částic PM 10 pocházejících z objektů na u zemí České republiky Ing. Tomáš Tomšej VŠB-TU Ostrava, Institut čistých technologií těžby a užití energetických surovin

Zajištění jakosti prováděných chemických analýz (QA/QC) Důraz na kvalitu laboratoře řešitelů/externích dodavatelů a použité analytické postupy jsou akreditovány dle ČSN EN ISO/IEC 17025:2005 Akreditovaná zkouška mj. znamená, že se laboratoř minimálně 1x za rok u častní testování způsobilosti, ve kterém musí uspět! Během trvání projektu tedy proběhly u analýz PAU a těžkých kovů dvě taková testování způsobilosti Nad rámec akreditace byla s polským partnerem na reálných vzorcích hald (Ema) prováděna dvojstranná mezilaboratorní porovnání, jejichž výsledkem byla např. harmonizace extrakce vzorků pro analýzy PAU.

Poznámky k interpretaci naměřených dat: Výsledky chemických analýz frakce PM10 jsou meziproduktem, určeným pro účely modelování. PM 10 je nepatrná (1-2%) frakce odebraného terénního vzorku, hodnoty naměřené na této frakci nelze automaticky extrapolovat na celý vzorek/dané odběrové místo! Numerická hodnota výsledku závisí na způsobu mineralizace či předu pravy, hodnoty získané odlišnými mineralizacemi/extrakcemi nelze vzájemně porovnávat! při mineralizaci vzorků lučavkou dostáváme vyšší nálezy těžkých kovů, nežli při užití např. 2M HNO 3 nebo odpadářském vodném výluhu, totéž platí u organických analýz, přímá extrakce organickým rozpouštědlem poskytuje (na stejném vzorku) vyšší nálezy nežli např. vodný výluh

Distribuce 16 EPA PAU v různých frakcích v reálném vzorku haldoviny mg/kg < 10 µm < 30 µm < 40 µm naftalen 0.08 0.92 16 acenaftylen 0.03 0.09 0.34 acenaften 0.07 0.04 0.60 fluoren 0.32 0.21 2.2 Fenantren 0.97 0.66 94 Antracen 0.90 1.4 2.7 Fluoranthen 0.33 0.34 33 Pyren 8.8 6.2 29 Benzo(a)antracen 0.01 0.076 16 Chrysen 0.91 1.1 51 benzo(b)fluoranthen 0.10 0.072 22 benzo(k)fluoranthen 0.03 0.043 11 benzo(a)pyren 0.03 0.043 7.7 indeno(1,2,3--cd)pyren 0.03 0.11 11 dibenzo(a,h)anthracen < 0.01 < 0.010 5.1 benzo(ghi)perylen 0.05 0.080 14 suma PAH 13 11 316

16 PAU dle U.S. EPA 2-6 jader; Rozsah bodů varu: 218 o C naftalen 525 o C dibenz(a,h)antracen

Toxikologická významnost faktory toxicity PAU dle U.S. EPA

16 PAU - toxikologická významnost U.S. EPA Zákon o ochraně ovzduší 201/2012 Sb.

Typický GC/MS chromatogram vzorku haldoviny 2-3 jaderné 4 jaderné 5-6 jaderné

Obvyklé složení extraktu ze vzorku haldoviny Vedle nesubstituovaných, tzv. parent PAU, obsahují i významné množství alkylovaných PAU (methyl- ethyl-), které jsou charakteriastické pro pyrogenní děje za nižších teplot Sirné heterocykly - souvisí se zvětráváním pyritu V řadě vzorků byly detekovány i homologické řady n-alkanů (exo-, popř. endogenní kontaminace ropnými produkty)

Relativní zastoupení PAU v celkové sumě I. ČSM 7% 23% 2-3 jaderné 4 jaderné 5-6 jaderné 70% Velmi podobné relativní zastoupení lze najít i na lokalitách Paskov, Darkov

Relativní zastoupení PAU v celkové sumě II. Hedvika 0% 10% 2-3 jaderné 4 jaderné 5-6 jaderné 90%

Relativní zastoupení PAU v celkové sumě III. Heřmanice 6% 37% 57% 2-3 jaderné 4 jaderné 5-6 jaderné

Relativní zastoupení PAU v celkové sumě IV. Ema 6% 35% 2-3 jaderné 4 jaderné 5-6 jaderné 59%

Relativní zastoupení PAU v celkové sumě V. Hrabůvka 21% 42% 2-3 jaderné 4 jaderné 5-6 jaderné 37%

Chromatogram haldoviny z lokality Hrabůvka fenantren 5-6 jaderné

Rozptyl výsledků v rámci jedné lokality Pro haldy a skládky všeho druhu je typické, že se jedná o nehomogenní materiály, ve kterých se koncentrace místo od místa dramaticky mění Svým složením se vymyká lokalita Třebovice u PAU 74% výsledků je pod mezí detekce a většina ostatních hodnot je jen těsně nad mezí detekce. Z hlediska PAU jsou tedy výsledky na této lokalitě velmi homogenní.

PAU příklady variability výsledků v rámci několika lokalit lokalita Lokalita A Lokalita B Lokalita C mg/kg vzorku MIN MAX Průměr Medián MIN MAX Průměr Medián MIN MAX Průměr Medián naftalen 0.51 5.0 1.9 1.6 0.40 6.6 4.0 4.9 1.7 20 6.4 4.7 acenaftylen 0.03 0.08 0.06 0.07 0.01 0.09 0.05 0.05 0.07 0.41 0.21 0.22 acenaften 0.18 0.75 0.44 0.4 0.18 1.6 0.98 1.1 0.29 2.4 0.94 0.61 fluoren 0.79 3.9 2.4 2.5 0.50 6.6 4.0 4.6 1.0 8.6 3.2 2.5 Fenantren 4.0 10 6.7 6.6 1.8 18 11 12 4.4 35 9.7 7.1 Antracen 0.07 0.24 0.13 0.12 0.06 0.60 0.27 0.22 0.09 0.68 0.29 0.25 Fluoranthen 0.29 0.93 0.54 0.53 0.44 1.9 0.78 0.70 0.32 1.7 0.89 0.78 Pyren 0.04 1.3 0.74 0.71 0.50 2.0 0.97 0.90 0.50 2.5 1.2 0.92 Benzo(a)antracen 0.25 0.97 0.48 0.46 0.16 0.70 0.37 0.34 0.29 1.2 0.66 0.53 Chrysen 1.3 3.8 2.1 2.1 1.0 4.8 2.5 2.4 1.1 4.1 2.3 2.0 benzo(b)fluoranthen 0.41 1.0 0.59 0.5 0.4 1.8 0.87 0.72 0.24 1.0 0.63 0.61 benzo(k)fluoranthen 0.06 0.20 0.12 0.12 0.07 0.60 0.16 0.11 0.06 0.25 0.15 0.13 benzo(a)pyren 0.17 0.49 0.26 0.25 0.10 0.38 0.18 0.18 0.13 2.20 0.53 0.28 indeno(1,2,3--cd)pyren 0.076 0.18 0.12 0.11 0.11 0.44 0.21 0.18 0.05 0.27 0.14 0.14 dibenzo(a,h)anthracen 0.15 0.46 0.25 0.24 0.06 0.30 0.19 0.19 0.10 0.40 0.21 0.16 benzo(ghi)perylen 0.28 0.85 0.46 0.45 0.17 0.65 0.32 0.31 0.25 0.77 0.50 0.47

Výsledky analýz těžkých kovů Ještě jednou: mineralizace lučavnou královskou dává vyšší hodnoty nežli méně agresivní metody! Rozsah: 7 těžkých kovů ( As, Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, V, Zn ), analytická koncovka ICP-OES

Variabilita výsledků složiště popílku mg/kg Min Max Průměr Medián As 3.3 8.2 6.0 6.0 Cd 0.31 0.63 0.45 0.43 Cr 68 87 77 78 Cu 42 84 69 73 Ni 45 72 57 57 Pb 17 66 45 38 V 66 94 84 86 Zn 69 171 117 94

Těžké kovy - variabilita výsledků v rámci několika lokalit Lokalita A Lokalita B Lokalita C mg/kg Min Max Průměr Medián Min Max Průměr Medián Min Max Průměr Medián As 5 13 8 7 4,4 73 16 8,1 2,9 46 9,1 6,0 Cd 0,10 0,77 0,37 0,31 0,30 1,4 0,59 0,43 0,23 0,59 0,35 0,32 Cr 57 103 80 82 54 85 68 67 38 91 68 69 Cu 51 161 85 81 62 98 76 73 34 133 49 40 Ni 49 83 61 60 50 81,2 59 58 34 68 49 49 Pb 45 112 72 72 45 157 80 72 38 112 57 56 V 38 100 64 63 39 71,5 56 56 30 84,8 65 67 Zn 48 155 86 79 57 181 111 89 50 173 84 62

Děkuji za pozornost tomas.tomsej@vsb.cz

Výsledky chemických analýz prachových částic PM10 pocházejích z objektů na území Polska Wyniki badań chemicznych pyłów PM10 pochodzących z obiektów w Polsce dr inż. Katarzyna Bojarska dr Leszek Drobek Zakład Monitoringu Środowiska Główny Instytut Górnictwa Katowice Ostrava, 18 červen / czerwiec 2015

schemat badań próbka ogólna - od 12 do 25 kg próbka laboratoryjna - ok. 5 kg analiza uziarnienia PM200 zawartość PM10, PM2,5 próbka frakcja PM200 próbka frakcja PM40 próbka frakcja PM10 analiza kontrolna uziarnienia PM10 międzylaboratoryjne badania porównawcze VSB, GIG badania laboratoryjne - wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne - b(a)p metale - arsen

Zakres badań obejmował: oznaczenie zawartości PM 10 oraz PM 2,5 oznaczenie zawartości związków organicznych: naftalenu, acenaftenu, fluorenu, fenantrenu, antracenu, fluorantenu, pirenu, benzo(a)antracenu, chryzenu, benzo(b)fluorantenu, benzo(k)fluorantenu, benzo(a)pirenu, dibenzo(a,h)antracenu, benzo(g,h,i)perylenu, indeno(1,2,3-cd)pirenu oznaczenie zawartości pierwiastków: arsenu, kadmu, kobaltu, chromu, miedzi, manganu, niklu, ołowiu, cynku, wanadu

Metody badań: oznaczenie zawartości związków organicznych: ekstrakcja ASE, oczyszczanie na SPE, analiza HPLC (detektor FLD) oznaczenie zawartości pierwiastków: mineralizacja w wodzie królewskiej i analiza metodą ICP-OES oznaczenie PM 10 i PM 2,5: dyfrakcja laserowa

analiza uziarnienia PM 200 oznaczenie zawartość PM10, PM2,5

Teren rekultywowany przy ul. Górniczej w Mszanie KWK Borynia-Jastrzębie Ruch Jastrzębie Liczba pobranych i analizowanych próbek 8 Parametr obliczony Wartość średnia Wartość minimum Wartość maksimum Odchylenie standardowe Współczynnik zmienności [ % ] Oznaczenie PM 10 PM 2,5 benzo(a)piren Arsen As [ % ] [ mg/kg ] 1,5 0,5 0,16 9,7 0,8 0,3 0,12 6,7 2,5 0,8 0,21 16,1 0,6 0,2 0,026 3,0 41,1 42,6 16,1 30,6

Hałda Pochwacie KWK Borynia-Zofiówka-Jastrzębie Ruch Zofiówka Liczba pobranych i analizowanych próbek 18 Parametr obliczony Wartość średnia Wartość minimum Wartość maksimum Odchylenie standardowe Współczynnik zmienności [ % ] Oznaczenie PM 10 PM 2,5 benzo(a)piren Arsen As [ % ] [ mg/kg ] 3,2 1,2 0,43 11,5 0,7 0,2 0,31 8,9 10,6 3,8 0,68 16,4 2,5 0,9 0,096 1,8 77,9 79,2 22,1 15,5

Hałda Borynia-Jar KWK Borynia-Zofiówka-Jastrzębie Ruch Borynia Liczba pobranych i analizowanych próbek 16 Parametr obliczony Wartość średnia Wartość minimum Wartość maksimum Odchylenie standardowe Współczynnik zmienności [ % ] Oznaczenie PM 10 PM 2,5 benzo(a)piren Arsen As [ % ] [ mg/kg ] 2,4 0,9 0,30 17,8 0,8 0,3 0,21 9,6 4,8 1,8 0,40 28,6 1,3 0,5 0,050 4,8 53,3 54,8 16,8 27,0

Liczba pobranych i analizowanych próbek 16 Zwałowisko Szarlota KWK Rydułtowy-Anna Parametr obliczony Wartość średnia Wartość minimum Wartość maksimum Odchylenie standardowe Współczynnik zmienności [ % ] Oznaczenie PM 10 PM 2,5 benzo(a)piren Arsen As [ % ] [ mg/kg ] 1,4 0,5 0,30 13,9 0,3 0,1 0,15 7,6 3,5 1,2 0,44 35,2 1,0 0,3 0,073 8,1 71,5 65,9 23,9 58,5

Liczba pobranych i analizowanych próbek 8 Zwałowisko Wrzosy III Zakład Zagospodarowania Mienia Parametr obliczony Wartość średnia Wartość minimum Wartość maksimum Odchylenie standardowe Współczynnik zmienności [ % ] Oznaczenie PM 10 PM 2,5 benzo(a)piren Arsen As [ % ] [ mg/kg ] 3,9 1,4 0,25 9,6 2,7 1,0 0,19 7,8 6,1 2,3 0,31 11,1 1,1 0,4 0,044 1,2 29,3 30,2 17,6 13,0

Liczba pobranych i analizowanych próbek 16 Zwałowisko Szotkówka I KWK Jas-Mos Parametr obliczony Wartość średnia Wartość minimum Wartość maksimum Odchylenie standardowe Współczynnik zmienności [ % ] Oznaczenie PM 10 PM 2,5 benzo(a)piren Arsen As [ % ] [ mg/kg ] 6,3 2,2 0,065 6,3 1,3 0,5 0,025 1,3 23,9 8,1 0,26 9,8 6,1 2,1 0,066 2,3 96,9 95,3 100,9 36,1

Liczba pobranych i analizowanych próbek 20 Zwałowisko Kościelniak KWK Pniówek Parametr obliczony Wartość średnia Wartość minimum Wartość maksimum Odchylenie standardowe Współczynnik zmienności [ % ] Oznaczenie PM 10 PM 2,5 benzo(a)piren Arsen As [ % ] [ mg/kg ] 3,0 1,2 0,085 15,9 0,6 0,2 0,025 13,0 5,9 2,2 0,14 21,6 1,6 0,6 0,036 2,0 51,9 51,7 42,7 12,6

Liczba pobranych i analizowanych próbek 8 Zwałowisko Wrzosy KWK Rydułtowy-Anna Parametr obliczony Wartość średnia Wartość minimum Wartość maksimum Odchylenie standardowe Współczynnik zmienności [ % ] Oznaczenie PM 10 PM 2,5 benzo(a)piren Arsen As [ % ] [ mg/kg ] 3,3 1,0 0,14 13,3 2,4 0,7 0,025 5,1 3,8 1,3 0,36 32,9 0,5 0,2 0,11 9,9 16,4 19,0 74,6 74,5

Liczba pobranych i analizowanych próbek 32 Zwałowisko w Radlinie KWK Marcel Parametr obliczony Wartość średnia Wartość minimum Wartość maksimum Odchylenie standardowe Współczynnik zmienności [ % ] Oznaczenie PM 10 PM 2,5 benzo(a)piren Arsen As [ % ] [ mg/kg ] 6,1 2,1 0,12 22,7 1,5 0,4 0,025 6,8 19,4 7,4 0,80 73,4 3,7 1,4 0,15 16,0 60,5 67,0 121,8 70,4

Liczba pobranych i analizowanych próbek 10 Zwałowisko Skrzyszów Południe KWK Marcel Ruch II Parametr obliczony Wartość średnia Wartość minimum Wartość maksimum Odchylenie standardowe Współczynnik zmienności [ % ] Oznaczenie PM 10 PM 2,5 benzo(a)piren Arsen As [ % ] [ mg/kg ] 3,7 1,3 0,13 24,3 1,3 0,4 0,070 15,2 6,8 2,3 0,17 42,0 2,3 0,8 0,034 9,1 60,9 60,1 25,8 37,3

Statystyczna ocena wyników dla 10 przebadanych obiektów Parametr obliczony Wartość średnia Wartość minimum Obiekt Wartość maksimum Obiekt Oznaczenie PM 10 PM 2,5 benzo(a)piren Arsen As [ % ] [ mg/kg ] 3,5 1,2 0,20 14,5 1,4 0,5 0,065 6,3 Zwałowisko Szarlota Zwałowisko Szarlota ; Tereny w Mszanie Zwałowisko Szotkówka I Zwałowisko Szotkówka I 6,3 2,2 0,43 24,3 Zwałowisko Szotkówka I Zwałowisko Szotkówka I Zwałowisko Pochwacie Zwałowisko Skrzyszów

Statystyczna ocena wyników dla 10 przebadanych obiektów Parametr obliczony Współczynnik zmienności Wartość minimum Oznaczenie PM 10 PM 2,5 benzo(a)piren Arsen As [ % ] 56,0 56,6 46,2 37,5 16,4 19,0 16,1 12,6 Obiekt Zwałowisko Wrzosy Zwałowisko Wrzosy Tereny w Mszanie Zwałowisko Kościelniak Wartość maksimum Obiekt 96,9 95,3 121,8 74,5 Zwałowisko Szotkówka Zwałowisko Szotkówka Zwałowisko w Radlinie Zwałowisko Wrzosy

Zakres porównań międzylaboratoryjnych obejmował: oznaczenie zawartości związków organicznych: naftalenu, fluorenu, fenantrenu, antracenu, fluorantenu, pirenu oznaczenie zawartości pierwiastków: arsenu, kadmu, chromu, miedzi, niklu, ołowiu, cynku, wanadu

Do oceny uzyskanych wyników zastosowano wskaźnik E n Wskaźnik E n obliczono według wzoru: gdzie: wartość średnia wyników badania uzyskana przez Uczestnika 1 wartość średnia wyników badania uzyskana przez Uczestnika 2 niepewność rozszerzona wyników badania uzyskana przez Uczestnika 1 niepewność rozszerzona wyników badania uzyskana przez Uczestnika 2

Uzyskane wartości wskaźnika E n wyniosły: analiza związków organicznych: od 0,05 dla fluorantenu do 0,99 dla antracenu analiza pierwiastków: od 0,07 dla chromu do 0,60 dla arsenu

Dla współczynnika E n przyjmuje się następujące kryteria oceny: = wynik zadawalający = wynik niezadawalający Analiza oszacowanych wartości wskaźnika oceny E n pozwala na stwierdzenia, że przeprowadzone badania porównawcze potwierdziły zgodność uzyskanych wyników w obu laboratoriach. Obliczone wartości są mniejsze od 1.

Wyniki cząstkowe laboratoriów posłużyły do: obliczenia wartości przypisanej średniej ogólnej oszacowania wartości odchylenia standardowego odtwarzalności (odpornego odchylenia standardowego) oszacowania niepewności standardowej Obliczenia przeprowadzono według normy ISO 13528:2005 Statistical methods for use in proficiency testing by interlaboratory comparisions.

Średnia ogólna, odchylenie standardowe odtwarzalności, niepewność standardowa Oznaczenie Średnia ogólna Odchylenie standardowe odtwarzalności [ mg/kg ] Niepewność standardowa % wartości przypisanej Fluoranten 1,29 0,09 0,08 6,5 Antracen 1,91 0,47 0,41 21,6 Chrom 101,8 1,4 1,1 1,05 Arsen 36,9 4,5 3,5 9,4

DZIĘKUJĘ PAŃSTWU ZA UWAGĘ DĔKUJI VAM ZA POZORNOST Ostrava, 18 červen / czerwiec 2015

Projekt č. CZ.3.22/1.2.00/12.03398 Hodnocení koncentrací PAU a těžkých kovů na povrchu odvalů a v okolí průmyslových podniků Modelování vlivu resuspenze z povrchu odvalů a průmyslových areálů na území Moravskoslezského kraje Ing. Radim Seibert

Faktory větrné eroze povrchu hald Nízké rychlosti větru špatné rozptylové podmínky, ale nulové emise, významná četnost v roce Vysoká rychlost větru vysoké emise ale dobrý rozptyl a nízká četnost v roce Srážkové dny nulové emise Mrazové dny nulové až poloviční emise oproti bezmrazým dnům beze srážek Vegetace nulové emise

Použité metody vyčíslení emisí Metodika U.S. EPA AP 42 Metodika ČHMÚ VaV/740/2/02 DP 2

Vyčíslení emisí PM - vztahy U.S. EPA AP 42, chapter 11.9, Western surface coal mining: TZL = PM30 = 850 kg/ha/rok U.S. EPA AP 42, chapter 13.2.5, Industrial Wind Erosion: u* dynamická třecí rychlost (m/s) u t prahová rychlost pro uvolnění částice (m/s)

Vyčíslení emisí frakce PM TSP = PM 30 PM 10 /PM 30 = 50% PM 2,5 /PM 10 = 15% korekce: srážkové a mrazové dny pokryvnost vegetace => Různá emise v různých částech haldy, nutnost rozdělení povrchu na dílčí plochy.

Heřmanice rozdělení podle vegetace

Vyčíslení emisí PAH a kovy E PAH,kovy = E PM10 * c PAH,kovy c PAH,kovy koncentrace v sušině PM 10 => Různá emise v různých částech haldy, nutnost dalšího rozdělení povrchu (podle koncentrace PAH a kovů)

Heřmanice rozdělení podle vzorků

Heřmanice rozdělení dle vzorků a vegetace

Heřmanice plochy emisí PM 10

Heřmanice plochy emisí B[a]P

Heřmanice plochy emisí arsenu

Vstupy pro SYMOS 97 Hmotnostní toky pro jednotlivé segmenty zdroje Software pro přípravu dat a výpočet emisí: GRASS GIS

Vstupy pro SYMOS 97 Klimatická data větrné růžice Eroze povrchu pouze při tř. >= 11 m/s, rozdělení na tř. 11 m/s a tř. 20 m/s

Vstupy pro SYMOS 97 Digitální model terénu

Vstupy pro SYMOS 97 Digitální model terénu

Modelový výpočet - SYMOS 97 1) Imisní příspěvek k průměrným ročním koncentracím při hmotnostním toku, směru větru, stabilitě ovzduší a četnosti: Pro třídu rychlosti větru 11 m/s Pro třídu rychlosti větru 20 m/s 2) Celkový imisní příspěvek k průměrným ročním koncentracím (součet příspěvků při 11 a 20 m/s) 3) Výpočet nejvyšších 24-hodinových hodnot PM 10

Modelové výstupy Tabulky Mapy Zpráva (rozptylová studie) pro každou lokalitu GIS data

Heřmanice: Celkový imisní příspěvek k průměrným ročním koncentracím PM 10 (µg/m 3 )

Heřmanice: Celkový imisní příspěvek k průměrným ročním koncentracím B[a]P (ng/m 3 )

Heřmanice: Celkový imisní příspěvek k průměrným ročním koncentracím As (ng/m 3 )

ČSM: Celkový imisní příspěvek k průměrným ročním koncentracím PM 10 (µg/m 3 )

ČSM: Celkový imisní příspěvek k průměrným ročním koncentracím B[a]P (ng/m 3 )

ČSM: Celkový imisní příspěvek k průměrným ročním koncentracím As (ng/m 3 )

ČSA (Jan Karel): Celkový imisní příspěvek k průměrným ročním koncentracím PM 10 (µg/m 3 )

ČSA (Jan Karel): Celkový imisní příspěvek k průměrným ročním koncentracím B[a]P (ng/m 3 )

ČSA (Jan Karel): Celkový imisní příspěvek k průměrným ročním koncentracím As (ng/m 3 )

Darkov: Celkový imisní příspěvek k průměrným ročním koncentracím PM 10 (µg/m 3 )

Darkov: Celkový imisní příspěvek k průměrným ročním koncentracím B[a]P (ng/m 3 )

Darkov: Celkový imisní příspěvek k průměrným ročním koncentracím As (ng/m 3 )

Ema: Celkový imisní příspěvek k průměrným ročním koncentracím PM 10 (µg/m 3 )

Ema: Celkový imisní příspěvek k průměrným ročním koncentracím B[a]P (ng/m 3 )

Ema: Celkový imisní příspěvek k průměrným ročním koncentracím As (ng/m 3 )

Hedvika: Celkový imisní příspěvek k průměrným ročním koncentracím PM 10 (µg/m 3 )

Hedvika: Celkový imisní příspěvek k průměrným ročním koncentracím B[a]P (ng/m 3 )

Hedvika: Celkový imisní příspěvek k průměrným ročním koncentracím As (ng/m 3 )

Hrabůvka: Celkový imisní příspěvek k průměrným ročním koncentracím PM 10 (µg/m 3 )

Hrabůvka: Celkový imisní příspěvek k průměrným ročním koncentracím B[a]P (ng/m 3 )

Hrabůvka: Celkový imisní příspěvek k průměrným ročním koncentracím As (ng/m 3 )

Paskov: Celkový imisní příspěvek k průměrným ročním koncentracím PM 10 (µg/m 3 )

Paskov: Celkový imisní příspěvek k průměrným ročním koncentracím B[a]P (ng/m 3 )

Paskov: Celkový imisní příspěvek k průměrným ročním koncentracím As (ng/m 3 )

Staříč: Celkový imisní příspěvek k průměrným ročním koncentracím PM 10 (µg/m 3 )

Staříč: Celkový imisní příspěvek k průměrným ročním koncentracím B[a]P (ng/m 3 )

Staříč: Celkový imisní příspěvek k průměrným ročním koncentracím As (ng/m 3 )

Třebovice: Celkový imisní příspěvek k průměrným ročním koncentracím PM 10 (µg/m 3 )

Třebovice: Celkový imisní příspěvek k průměrným ročním koncentracím B[a]P (ng/m 3 )

Třebovice: Celkový imisní příspěvek k průměrným ročním koncentracím As (ng/m 3 )

Jas-Mos: Celkový imisní příspěvek k průměrným ročním koncentracím PM 10 (µg/m 3 )

Jas-Mos: Celkový imisní příspěvek k průměrným ročním koncentracím B[a]P (ng/m 3 )

Jas-Mos: Celkový imisní příspěvek k průměrným ročním koncentracím As (ng/m 3 )

Pszów: Celkový imisní příspěvek k průměrným ročním koncentracím PM 10 (µg/m 3 )

Pszów: Celkový imisní příspěvek k průměrným ročním koncentracím B[a]P (ng/m 3 )

Pszów: Celkový imisní příspěvek k průměrným ročním koncentracím As (ng/m 3 )

Hlavní závěry modelování PM Vliv na průměrné roční koncentrace PM 10 a PM 2,5 málo významný a lokální (prokazatelně první stovky m, u výjimečných objektů po směru převládajícího proudění až 1 km) Vliv na nejvyšší denní hodnoty PM 10 je lokálně významný (potenciál překročení limitní hodnoty)

Hlavní závěry modelování kovy, B[a]P Dosah první stovky metrů S výjimkou ČSM není přeshraniční vliv Maxima průměrných ročních koncentrací B[a]P v jednotkách pg/m 3 (řádově tisíciny limitu) Maxima průměrných ročních koncentrací As v desítkách pg/m 3 (řádově max. první setiny limitu) Příspěvek jiných PAH a kovů nižší (nevýznamný) Vliv průmyslových deponií na imise B[a]P je ve srovnání s důlními odvaly nižší a zanedbatelný

Dopad na obyvatelstvo O 2-3 řády nižší příspěvky oproti celospolečensky přijatelné míře rizika (imisním limitům) a stávajícímu pozadí. I při spolupůsobení emitovaných látek a s přihlédnutím k bezprahovému u činku je zdravotní riziko nevýznamné.

Rizika Případné dlouhodobé odtěžování (nad 1 rok) => řádové zvýšení emisí oproti současné větrné erozi => potenciálně zdravotně významné imisní příspěvky do cca 500 m od haldy. Nezrekultivovaný a zejména čerstvý povrch => vysoký vliv na blízké okolí

Nedořešené otázky Jak velký problém představují pro ovzduší a zdraví hořící odvaly? Lze očekávat těžbu odvalů? Kterých a v jakém rozsahu? Je jejich vnitřek kvalitativně stejný jako povrch? Jak se při těžbě změní zdravotní riziko?

Doporučení Vyhodnotit vliv plynných emisí z hald. V rámci přípravy případné těžby nad 1 rok vždy posoudit zdravotní riziko pro obyvatelstvo do cca 500 m od haldy (nejen PM, ale i těžké kovy a B[a]P na základě směsných vzorků z celého těženého profilu). V případě přítomnosti obytné zástavby do cca 500 m od haldy urychleně zajistit rekultivaci povrchu.

Porovnání CZ-PL - metodické rozdíly Dělení povrchu haldy dle vzorků Klimatická data Model

Porovnání CZ-PL - výsledky Dobrá shoda v případě PM => také v případě As a B(a)P Vyšší hodnoty PL v centru haldy Celkově: Navzdory metodickým odlišnostem dobrá shoda, nejistoty nemají vliv na závěry projektu.

Závěr Prašnost z hald zdravotním problémem není, ale mohla by být. Děkuji za pozornost. Radim Seibert

MODELOWANIE IMISJI PM 10, PM 2,5, As i BaP POCHODZĄCEJ Z EMISJI WIATROWEJ Z HAŁD Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej Państwowy Instytut Badawczy Zespół autorski pod kierownictwem dr. Leszka Ośródki mgr Jolanta Godłowska mgr Wiesław Kaszowski dr Ewa Krajny mgr inż. Wojciech Rozwoda mgr Anna M. Tomaszewska Ostrawa, 18.06.2015 r.

WYZNACZANIE WIELKOŚCI EMISJI Obliczenia parametrów meteorologicznych dla pojedynczej hałdy (2013 rok krok 1h) System modeli ALADIN/MM5/CALMET z obserwacjami ze stacji Racibórz rozdzielczość obliczeń 200 m Obliczenie godzinnych potencjałów emisyjnych P i P i =58(u * -u *t ) 2 +28(u * -u *t ) [1] u *t =0,4 m/s [2] u * - tarciowa prędkość wiatru, u *t - progowa wartość tarciowej prędkości wiatru Zawartość PM 10 i PM 2,5 [g/100m 2 ] w odpadach pojedynczej hałdy Wyniki z 16 lokalizacji poboru próbek o powierzchni 5 m 2 każda Wyznaczenie wierzchołków i powierzchni 16 czworokątnych źródeł AREA Każde źródło powierzchniowe opowiada jednemu z 16 miejsc poboru próbek Interpolacja metodą najbliższych sąsiadów (k-nn) - program SURFER Obliczenie wskaźnika emisji wiatrowej E dla 2013r E=0,5 P i i=1-365*24 [1] Obliczenie rezerwuaru R k hałdy dla 2013 r. R k = R kj R kj =S j* C kj j=1-16, k=pm10, PM2,5 S j -pole powierzchni źródła j C kj - zawartość substancji k dla źródła j [g/100m 2 ] Z 1 : W wyniku działalności wiatru w ciągu roku jest emitowana i częściowo odtwarzana połowa rezerwuaru Z 2 : Roczny potencjał emisyjny jest proporcjonalny do rezerwuaru hałdy Obliczenie godzinowej emisji substancji k ze źródła j E ikj =0,5P i (R k / P i )(S j / S i ) j=1-16 [1]- US.EPA (1999). Compilation of air pollutant emission factors - Vol. I, Stationary point and area sources. Report No. AP-42, 5th ed. by U.S. Environmental Protection Agency, Research Triangle Park, NC [2] - Claiborn, C.S., Lamb, B., Miller, A., Beseda, J., Clode, B., Vaughan, J., Kang, L., and Newvine, C. (1998) Regional measurements and modeling of windblown agricultural dust: The Columbia Plateau PM10 Program. J. Geophys. Res. 103, 19753-19768

MODEL OBŁOKU CALPUFF (CALifornia air research board PUFF air dispersion model) UA Urban Atlas EEA Stacje meteorologiczne PSHM IMGW-PIB: 12540 - Racibórz 12560 - Katowice 12566 - Kraków 12600 Bielsko-Biała 12550 - Częstochowa

Gaussowski model obłoku. MODEL CALPUFF Zdolność symulowania wpływu zmiennych w czasie i przestrzeni pól meteorologicznych na transport, transformację i usuwanie zanieczyszczeń powietrza. Algorytmy opisujące wzrost rozmiaru obłoku, wpływ budynków oraz subgridowy wpływ orografii. Możliwość wprowadzenia szczegółowych danych o emisji zanieczyszczeń z różnych rodzajów źródeł: punktowych, powierzchniowych, objętościowych wraz z określeniem jej zmienności czasowej. Modelowanie rozprzestrzeniania zanieczyszczeń z emisji wiatrowej z hałd Parametry meteorologiczne dla modelu CALPUFF z systemu modeli ALADIN/MM5/CALMET z uwzględnieniem obserwacji ze stacji synoptycznych (meteo dla punktu gridowego w centrum każdej hałdy). Czworokątne źródła emisji AREA. Modelowanie imisji PM 10, PM 2,5, As, BaP z krokiem 1godzinnym. Zmienność emisji dla roku 2013 określona z krokiem 1godzinnym.

OBIEKTY WYBRANE DO MODELOWANIA IMISJI PM 10, PM 2,5, AS, BaP, POCHODZĄCEJ Z EMISJI WIATROWEJ L.p. Nazwa obszaru (hałda) Powierzchnia Liczba pobranych próbek ogółem Oznaczeni e punktu poboru 1. Wrzosy III KWK Rydułtowy Anna 0,021 km 2 8 WIII 2. Wrzosy KWK Rydułtowy Anna 0,168 km 2 8 PS 3. Radlin KWK Marcel 0,516 km 2 32 RA 4. Skrzyszów Południe KWK Marcel 0,036 km 2 10 SK 5. Teren likwidacji szkód górniczych Mszana 0,116 km 2 8 PL 6. Szotkówka I KWK Jan-Mos 0,037 km 2 16 JA 7. Kościelniok KWK Pniówek 0,98 km 2 20 PN 8. Pochwacie KWK Zofiówka 0,518 km 2 18 PO 9. Borynia-Jar KWK Borynia 0,142 km 2 16 BOR 10. Charlotta KWK Rydułtowy Anna 0,26 km 2 16 AN 11. Heřmanice 0,882 km 2 20 Hermanice 12. Dolu ČSM 0,282 km 2 15 CSM

PUNKTY POBORU PRÓBEK Z HAŁD - przykłady Szotkówka I KWK Jan-Mos Dolu ČSM Wrzosy KWK Rydułtowy Anna (Pszów) Heřmanice

CHARAKTERYSTYKA EMISJI WIATROWEJ Histogramy czasu trwania epizodów pylenia Zmienność roczna emisji wiatrowej Szotkówka I KWK Jan-Mos ČSM liczba epizodów emisyjnych 16 14 12 10 8 6 4 2 0 1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 czas trwania epizodu emisyjnego [h]

Epizody pylenia z hałdy Szotkówka trwające dłużej niż 12 godzin Nr epizodu Data początku epizodu 2013 r. Godzina [UTC] Czas trwania [h] Całkowita emisja PM 10 [kg] Procentowy udział w całkowitej rocznej emisji PM 10 Średnia emisja PM 10 [g/h] Maksymalna emisja PM 10 [g/h] 1 01-sty 11:00 23 49,8 3% 2,2 5,1 2 05-mar 22:00 17 68,2 4% 4,0 12,0 3 25-mar 01:00 51 259,3 15% 5,1 9,4 4 25-sie 22:00 14 36,2 2% 2,6 4,6 5 29-wrz 17:00 22 60,2 4% 2,7 5,8 6 28-paź 6:00 15 55,1 3% 3,7 7,8 7 03-gru 9:00 34 132,3 8% 3,9 8,6 8 06-gru 22:00 28 180,8 11% 6,5 16,5 9 17-gru 16:00 18 61,0 4% 3,4 5,7 10 25-gru 10:00 34 155,1 9% 4,6 17,7 Suma 256 1058,1 63% Epizody emisji wiatrowej dłuższe niż 12 godzin występują w okresie jesienno-zimowym. Stanowią one 46% rocznego czasu pylenia i 71% całkowitej rocznej emisji PM 10.

Epizody pylenia z hałdy ČSM trwające dłużej niż 12 godzin Nr epizodu Data początku epizodu 2013 r. Godzina [UTC] Czas trwania [h] Całkowita emisja PM 10 [kg] Procentowy udział w całkowitej rocznej emisji PM 10 Średnia emisja PM 10 [g/h] Maksymaln a emisja PM 10 [g/h] 1 31-sty 04:00 20 85,1 3,7% 4,3 7,0 2 26-lut 22:00 14 17,5 0,8% 1,2 1,8 3 02-mar 20:00 14 47,0 2,0% 3,4 6,1 4 05-mar 21:00 18 111,7 4,9% 6,2 12,4 5 24-mar 19:00 57 430,2 18,7% 7,5 14,7 6 30-wrz 00:00 16 45,4 2,0% 2,8 6,5 7 28-paź 00:00 14 63,3 2,8% 4,5 9,1 8 28-lis 00:00 16 149,5 6,5% 9,3 15,5 9 03-gru 17:00 29 131,3 5,7% 4,5 10,6 10 06-gru 22:00 26 142,5 6,2% 5,5 20,6 11 25-gru 10:00 36 399,4 17,4% 11,1 34,7 Suma 260 1623,0 70,6% Epizody emisji wiatrowej dłuższe niż 12 godzin występują w okresie jesienno-zimowym. Stanowią one 41% rocznego czasu pylenia i 63% całkowitej rocznej emisji PM 10.

WYNIKI MODELOWANIA W ODNIESIENIU DO NORM Okres uśredniania Powierzchnie hałd: Szotkówka - 3.7 ha ČSM - 28.22 ha PM 10 mg/m 3 PM 2,5 mg/m 3 Arsen ng/m 3 Benzo(a)piren ng/m 3 wartość odniesienia 40 26 6 1 rok Maksimum w domenie: Szotkówka ČSM 1,54 6,63 0,61 1,83 0,010 0,050 0,000087 0,0019 Norma 50 - - - 24 godz Maksimum w domenie: Szotkówka ČSM 87,55 262,69 norma 280-200 12 1 godz. Maksimum w domenie: Szotkówka ČSM 259,4 524,09 1,716 6,36 0,01691 0,242

WYNIKI MODELOWANIA Rozkłady przestrzenne maksymalnych średnich godzinowych PM 10 dla hałdy ČSM dla kolejnych miesięcy 2013 r. (styczeń czerwiec)

WYNIKI MODELOWANIA Rozkładów przestrzennych maksymalnych średnich godzinowych PM 10 dla hałdy ČSM dla kolejnych miesięcy 2013 r. (lipiec grudzień)

WYNIKI MODELOWANIA Porównanie rozkładów przestrzennych maksymalnych średnich godzinowych, maksymalnych średnich dobowych oraz średniej rocznej PM 10 dla 2013 r. Szotkówka ČSM

WYNIKI MODELOWANIA Porównanie rozkładów przestrzennych średniej rocznej PM 10 dla 2013 roku dla dwóch sposobów modelowania Szotkówka Model obłoku: ALADIN/MM5/CALMET/CALPUFF ČSM Model gaussowski smugi segmentowej SYMOS 97 Źródło: Radim Seibert, Regionální centrum EIA s.r.o.

WYNIKI MODELOWANIA Porównanie rozkładów przestrzennych średniej rocznej BaP dla 2013 roku dla dwóch sposobów modelowania Szotkówka ČSM Model obłoku: ALADIN/MM5/CALMET/CALPUFF Model gaussowski smugi segmentowej SYMOS 97 Źródło: Radim Seibert, Regionální centrum EIA s.r.o.

WYNIKI MODELOWANIA Porównanie rozkładów przestrzennych średniej rocznej As dla 2013 roku dla dwóch sposobów modelowania Szotkówka Model obłoku: ALADIN/MM5/CALMET/CALPUFF ČSM Model gaussowski smugi segmentowej SYMOS 97 Źródło: Radim Seibert, Regionální centrum EIA s.r.o.

WYNIKI MODELOWANIA Porównanie rozkładów przestrzennych średniej rocznej PM 10 dla 2013 roku dla dwóch sposobów modelowania Model obłoku: ALADIN/MM5/CALMET/CALPUFF Hałda ČSM Model gaussowski smugi segmentowej SYMOS 97 Źródło: Radim Seibert, Regionální centrum EIA s.r.o.

WYNIKI MODELOWANIA Porównanie rozkładów przestrzennych z średniej rocznej BaP dla 2013 roku dla dwóch sposobów modelowania Model obłoku: ALADIN/MM5/CALMET/CALPUFF Hałda ČSM Model gaussowski smugi segmentowej SYMOS 97 Źródło: Radim Seibert, Regionální centrum EIA s.r.o.

WYNIKI MODELOWANIA Porównanie rozkładów przestrzennych średniej rocznej As dla 2013 roku dla dwóch sposobów modelowania Model obłoku: ALADIN/MM5/CALMET/CALPUFF Hałda ČSM Model gaussowski smugi segmentowej SYMOS 97 Źródło: Radim Seibert, Regionální centrum EIA s.r.o.

WNIOSKI 1. Oddziaływanie hałdy w zakresie emisji wiatrowej ma charakter lokalny. Ogranicza się przede wszystkim do obszaru samej hałdy i jej bliskiego otoczenia. 2. Dla żadnej z badanych substancji nie zanotowano przekroczeń wartości odniesienia dla średniej 1 godzinnej. Bliskie tej wartości były jedynie najwyższe w domenie obliczeniowej maksymalne średnie godzinowe PM 10. Stosunkowo wysokie na niewielkim obszarze były także maksymalne stężenia godzinowe PM 2,5, stanowiąc około 39% największych w domenie obliczeniowej maksymalnych średnich godzinowych PM 10. W przypadku arsenu i benzo[a]pirenu najwyższe w domenie obliczeniowej maksymalne stężenia godzinowe stanowiły ułamek procenta wartości odniesienia dla średniej 1 godzinnej. 3. Przekroczenie dopuszczalnego progu stężeń dobowych zanotowano lokalnie wyłącznie w przypadku pyłu zawieszonego PM 10. Przekroczenia zanotowano dwukrotnie w 2013 roku, podczas gdy Ustawodawca dopuszcza 35-krotne przekroczenie tej wartości w ciągu roku. Przekroczenia te dotyczyły w przeważającej części terenu kopalni Jas-Mos, którego obostrzenia te nie dotyczą. W przypadku pozostałych modelowanych substancji Ustawodawca nie określił norm, do których można byłoby się odnieść. 4. Dla żadnej z badanych substancji nie zanotowano przekroczeń poziomu dopuszczalnego dla średniej rocznej. Największe wartości tej średniej w domenie stanowiły dla pyłu zawieszonego PM 10 3,1% normy, dla drobnej frakcji pyłu zawieszonego PM 2,5 2,3% normy, dla arsenu 0,2% normy, a dla benzo[a]pirenu 0,01% normy.

UWAGI KOŃCOWE 1. Opracowanie dotyczy wyłącznie modelowania rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń będących efektem emisji wiatrowej. 2. Całkowita emisja z hałdy oprócz tej jej części, której bezpośrednim sprawcą jest wiatr, powinna uwzględniać sposób użytkowania hałdy liczbę naruszeń jej jednolitości poprzez wwóz/wywóz oraz załadunek/wyładunek odpadów. Oszacowanie emisji pochodzącej z takich procesów wymaga m.in. informacji o harmonogramie takich naruszeń. Powinny być określone terminy naruszeń oraz każdorazowo ilość rozładowanego/załadowanego materiału. Dodatkowo powinien być dokładnie zinwentaryzowany ruch wszystkich pojazdów samochodowych poruszających się w obrębie hałdy terminy przejazdów, trasa i tonaż. 3. Uwzględnienie emisji będącej efektem wyżej opisanego oddziaływania ludzkiego jest niezbędne do oszacowania całościowego wpływu hałd.

Dziękuję Państwu za uwagę Kontakt: Leszek Ośródka IMGW-PIB Oddział w Krakowie Zakład Monitoringu i Modelowania Zanieczyszczeń Powietrza ul. Bratków 10, 40-045 Katowice tel. 32 3571135 e-mail: leszek.osrodka@imgw.pl www.imgw.pl. www.pogodynka.pl