NIEKONTROLOWANE SPALANIE ODPADÓW I POZOSTAŁOŚCI ROŚLINNYCH NA TERENACH WIEJSKICH PRZYKŁAD INWENTARYZACJI ŹRÓDEŁ EMISJI I OCENY WPŁYWU NA JAKOŚĆ POWIETRZA Robert OLENIACZ, Barbara BACIK, Marcelina SPISZAK AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie Wydział Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska Katedra Kształtowania i Ochrony Środowiska al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków oleniacz@agh.edu.pl STRESZCZENIE Najbardziej uciążliwe emisje zanieczyszczeń powietrza zachodzące na terenach wiejskich związane są z funkcjonowaniem palenisk domowych (głównie w okresie grzewczym) i procesami otwartego spalania pozostałości roślinnych (głównie w okresie pozagrzewczym). W pracy przedstawiono przykład inwentaryzacji tego typu źródeł emisji dla dwóch miejscowości podgórskich województwa małopolskiego opartej na wynikach przeprowadzonych badań ankietowych oraz próbę oceny wpływu na jakość powietrza tych źródeł z uwzględnieniem ewentualnego niekontrolowanego spalania odpadów w paleniskach domowych. Przeprowadzone badania i obliczenia potwierdzają dużą skalę procederu współspalania odpadów w piecach domowych i kotłach c.o. oraz możliwość występowania wysokich stężeń zanieczyszczeń w powietrzu na terenach wiejskich. 1. Wstęp Niekontrolowane spalanie odpadów i pozostałości roślinnych obserwowane w wielu obszarach wiejskich i podmiejskich w Polsce przyczynia się do dodatkowego pogorszenia jakości powietrza na tych terenach w wyniku podwyższonej emisji wielu substancji zanieczyszczających, w tym m.in. wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA) czy polichlorowanych dibenzo-p-dioksyn i dibenzofuranów (PCDD/PCDF). Jest to jedna z przyczyn bardzo wysokiego udziału procesów spalania poza przemysłem (SNAP 02) w całkowitej emisji tych substancji do powietrza w Polsce w roku 2012, oszacowanego odpowiednio na poziomie: 86,8 % (WWA) i 49,9 % (PCDD/PCDF) [1]. Ta grupa źródeł jest odpowiedzialna także za ponad połowę krajowej emisji wielu innych zanieczyszczeń powietrza (np. PCB, SO 2, CO, PM10, PM2,5 i niektórych metali ciężkich). Na początku każdej wiosny w Polsce odbywa się także masowe wypalanie traw (pomimo że jest to zabronione prawem), co jest przyczyną występowania co roku od kilku do kilkudziesięciu tysięcy pożarów traw, łąk, nieużytków i lasów [2]. Pomimo że spalanie odpadów wytwarzanych w gospodarstwach domowych lub śmieci z posesji oraz wypalanie traw jest coraz częściej postrzegane jako jedna z przyczyn zanieczyszczenia powietrza w coraz większej liczbie gmin w Polsce [3, 4], świadomość polskiego społeczeństwa dotycząca tego problemu oraz związanego z nim powstawaniem różnych zanieczyszczeń powietrza i innych zagrożeń, wciąż jest jednak niewielka, o czym świadczą choćby wyniki badań ankietowych przeprowadzonych dla Gminy Krościenko Wyżne (woj. podkarpackie) [5, 6]. Trudno też zmienić przyzwyczajenia mieszkańców polskich wsi w tym zakresie, a spalanie odpadów w gospodarstwach domowych często
315 wynika z przyczyn ekonomicznych (wysokich cen paliw stałych dla klientów indywidualnych) [7]. Jakość powietrza na terenach wiejskich nie jest w Polsce powszechnie oceniana z uwagi głównie na wysokie koszty pomiarów realizowanych w stałych punktach pomiarowych. Sytuacji typowej dla tego typu terenów nie reprezentują ani stacje tła zanieczyszczenia atmosfery w Polsce (Jaszczew, Śnieżka, Łeba i Puszcza Borecka), ani też zlokalizowane w poszczególnych województwach pojedyncze stacje tła regionalnego lub stanowiska wiejskie, w których wykonuje się pomiary z punktu widzenia ochrony roślin i często realizuje zadania zintegrowanego monitoringu środowiska przyrodniczego. Stacje te są bowiem zwykle położone poza zwartą zabudową wiejską, z dala od lokalnych źródeł emisji. Jeśli już są realizowane okresowe pomiary stężeń substancji zanieczyszczających w powietrzu na terenach wiejskich, to z wykorzystaniem tańszych metod pomiarowych (pasywnych) [8]. Jest to sytuacja typowa i spotykana także w wielu innych regionach świata [9 10]. Duże znaczenie odgrywa więc stosowanie innych metod oceny jakości powietrza dla tego typu obszarów, w tym metod modelowania poziomów substancji w powietrzu poprzedzone inwentaryzacją źródeł emisji. W niniejszej pracy zostały przedstawione dwie przykładowe oceny tego typu, oparte na przeprowadzeniu badań ankietowych, oszacowaniu wielkości emisji i wykonaniu obliczeń rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń w powietrzu. Ich głównym celem było zobrazowanie skali niekontrolowanego spalania odpadów i pozostałości roślinnych na terenach wiejskich oraz możliwego wpływu na jakość powietrza palenisk domowych i otwartego spalania z uwzględnieniem m.in. emisji WWA (na przykładzie B(a)P) i PCDD/PCDF. 2. Badania ankietowe Badaniami objęto dwie miejscowości podgórskie położone w różnych powiatach województwa małopolskiego, których ogólną charakterystykę zamieszczono w tabeli 1. W przypadku mniejszej z analizowanych miejscowości ( ) ankietyzacji poddano zdecydowaną większość (ok. 80 %) gospodarstw domowych. W większej z badanych miejscowości ( Orawska, będąca siedzibą urzędu gminy), z uwagi na dużą liczbę domów (prawie 1400), ankiety postanowiono przeprowadzić dla reprezentatywnej liczby gospodarstw (150 ankiet). Badana wieś Tabela 1. Ogólna charakterystyka badanych miejscowości Położenie (gmina, powiat, kraina geograficzna) Gmina Trzciana, powiat bocheński, Beskid Wyspowy Gmina, powiat nowotarski, Kotlina Orawsko-Nowotarska Powierzchnia sołectwa Liczba mieszkańców Liczba przeprowadzonych ankiet 6,7 km 2 ok. 1000 203 (ok. 80 % gospodarstw domowych) 58,7 km 2 ok. 5000 150 (ok. 11 % gospodarstw domowych) Prezentowane w niniejszej pracy wyniki badań ankietowych, dotyczą okresu 2009/2010 ( Górna) i 2011/2012 (). Ankieta zawierała pytania dotyczące stosowanego sposobu ogrzewania pomieszczeń mieszkalnych w sezonie grzewczym, wielkości ogrzewanej powierzchni, rodzaje ewentualnych odpadów spalanych w instalacji grzewczej (w domowych piecach i kotłach c.o.) w ciągu ostatniej zimy i częstość ich spalania, a także ewentualnego spalania ww. odpadów lub pozostałości roślinnych (np. liści, łodyg, gałęzi) w ognisku na
316 terenie swojej posesji poza sezonem grzewczym oraz wypalania traw lub ściernisk bądź spalania badyli w polu [11]. Dodatkowo pytano również o płeć, wiek oraz wykształcenie ankietowanej osoby, reprezentującej dane gospodarstwo domowe. Zbiorcze zestawienie wybranych wyników ankiet przedstawiono w tabelach 2 i 3 oraz na rys. 1. W przypadku obydwu analizowanych miejscowości, aż 98 % ankietowanych domów ogrzewanych jest paliwem stałym, w tym głównie węglem kamiennym współspalanym z drewnem, przy czym w Łąkcie Dolnej średni udział węgla do drewna w paliwie do produkcji ciepła na cele grzewcze wynosi około 4:1, a w Jabłonce około 7:1. W miejscowości przeważają domy małe i średniej wielkości (1-3 kondygnacyjne, średnia powierzchnia grzewcza około 100 m 2 ), natomiast w miejscowości przeważają domy średnie i duże (głównie 2-4 kondygnacyjne, średnia powierzchnia grzewcza ok. 190 m 2 ). Tabela 2. Rodzaje stosowanych paliw i powierzchnie grzewcze ankietowanych domów Rodzaj stosowanego Udział, % Powierzchnia paliwa grzewcza (A), m 2 Udział, % Węgiel + drewno * 95,1 83,3 A < 100 43,3 9,3 Ekogroszek 0,0 8,0 100 A < 150 52,7 1,3 Drewno lub trociny 3,0 6,7 150 A < 200 3,9 21,3 Gaz ziemny 1,5 1,3 200 A < 250 0,0 61,3 Olej opałowy 0,5 0,7 A 250 0,0 6,7 * współspalanie węgla (50-95 %) i drewna (5-50 %) Tabela 3. Zestawienie wyników przeprowadzonych ankiet w zakresie spalania odpadów w domowych piecach i kotłach centralnego ogrzewania Mieszkańcy biorący udział w ankiecie Liczba ankiet (ankietowanych gospodarstw) Liczba osób (gospodarstw) spalających odpady Udział spalających odpady, % z wszystkich ankiet z ankiet w grupie Ogółem 203 150 165 109 81,3 72,7 81,3 72,7 Kobiety 120 98 105 68 51,7 45,3 87,5 69,4 Mężczyźni 83 52 60 41 29,6 27,3 72,3 78,8 Wiek Wykształcenie < 20 5 6 3 6 1,5 4,0 60,0 100,0 20 30 78 38 67 21 33,0 14,0 85,9 55,3 30 50 89 67 72 49 35,5 32,7 80,9 73,1 50 60 20 32 15 26 7,4 17,3 75,0 81,2 > 60 11 7 8 7 3,9 4,7 72,7 100,0 podstaw. 20 10 18 7 8,9 4,7 90,0 70,0 zawod. 80 62 68 51 33,5 34,0 85,0 82,3 średnie 88 52 70 38 34,5 25,3 79,5 73,1 wyższe 15 26 9 9 4,4 6,0 60,0 34,6 Jak wynika z tabeli 3, do spalania odpadów w instalacjach grzewczych przyznało się ponad 80% ankietowanych mieszkańców Łąkty Dolnej i ponad 70% ankietowanych mieszkańców Jabłonki. W Łąkcie Dolnej odsetek przypadków współspalania odpadów wyraźnie wzrastał wraz ze zmniejszeniem stopnia wykształcenia ankietowanych mieszkańców, a w Jabłonce wraz ze zwiększeniem ich wieku. Najczęściej spalane odpady to makulatura (w tym tektura, gazety lub kolorowe pisma). Ponad 50% ankietowanych
317 mieszkańców Jabłonki przyznało się także do spalania zużytych ubrań i szmat, kartonów typu Tetra Pak, worków foliowych, butelek PET i innych opakowań z tworzyw sztucznych. Stosunkowo często spalano również zużyte obuwie i pampersy. Z kolei ponad 40 % ankietowanych mieszkańców Łąkty Dolnej przyznało się do współspalania impregnowanego drewna (np. parkietu lub płyt meblowych). Sporadycznie spalane były także inne specyficzne odpady (zużyte opony, pianka poliuretanowa, a nawet odpady z PVC). Rys. 1. Udział (%) przypadków spalania poszczególnych rodzajów odpadów w stosunku do ogółu ankietowanych mieszkańców spalających odpady w paleniskach domowych W obydwu analizowanych miejscowościach średnio na co drugiej przydomowej posesji jest także zwyczaj okresowego spalania pozostałości roślinnych (np. liści, łodyg czy gałęzi) i innych śmieci. Do wypalania traw lub ściernisk bądź spalania badyli w polu (np. po wykopkach ziemniaków) przyznała się ponad 1/3 ankietowanych mieszkańców Łąkty Dolnej i ponad 1/4 ankietowanych mieszkańców Jabłonki. Obrazuje to skalę procesu otwartego spalania pozostałości roślinnych w badanych miejscowościach. 3. Określenie wielkości emisji Wielkość emisji z procesu spalania paliw, odpadów i pozostałości roślinnych w badanych miejscowościach wiejskich została wyznaczona metodą wskaźnikową na podstawie wyników przeprowadzonych badań ankietowych oraz ich ewentualnej transpozycji na pozostałe gospodarstwa domowe w danej miejscowości. W celu obliczenia emisji z instalacji grzewczych niezbędne było najpierw określenie ilości energii niezbędnej do ogrzania powierzchni mieszkalnej. Ilość energii niezbędnej na ogrzanie poszczególnych domów oszacowano metodą uproszczoną na podstawie następującej zależności [12]: Q o = 0,001 q o V [kw] (1) gdzie: V objętość zewnętrzna ogrzewanych budynków [m 3 ],
318 q o obliczeniowy (maksymalny) wskaźnik jednostkowego zapotrzebowania ciepła na cele centralnego ogrzewania (c.o.) [W/m 3 ]. Objętość zewnętrzna ogrzewanych budynków (V) została określona w zależności od powierzchni mieszkalnej (grzewczej), podanej w ankietach i kształtu budynków. Obliczeniowy (maksymalny) wskaźnik jednostkowego zapotrzebowania ciepła na cele c.o. (q o ) przyjęto na maksymalnym poziomie 35 W/m 3, zalecanym dla budownictwa mieszkalnego jednorodzinnego dla budynków nieocieplonych wybudowanych do 1991 r. [12]. Jest to wartość w pewnym stopniu zawyżona (część budynków cechuje się mniejszą energochłonnością), ale zwiększone tym samym zużycie energii na cele grzewcze przynajmniej częściowo odzwierciedla zapotrzebowanie na energię do przygotowania ciepłej wody użytkowej w okresie pozagrzewczym, często pozyskiwanej poprzez użytkowanie kotła c.o. Średnie zapotrzebowanie energii (Q śr. ), niezbędnej na ogrzanie poszczególnych domów, określono w wysokości 50% Q o. Zakładając sprawność stosowanych kotłów na poziomie 80%, średnie zapotrzebowanie na moc cieplną w spalanych paliwach (P śr. ) obliczono z wzoru: P śr. = 1,25 Q śr. = 0,625 O o (2) Na podstawie tak określonego średniego zapotrzebowania na moc cieplną w spalanych paliwach (P śr. ), znajomości rodzaju i struktury stosowanych paliw podstawowych, wynikających z przeprowadzonych ankiet oraz założonych ich wartości opałowych, obliczono zużycie poszczególnych paliw i ilości powstających spalin. W obliczaniach wielkości emisji zanieczyszczeń do powietrza z palenisk domowych w obydwu badanych miejscowościach wykorzystano wskaźniki emisji zamieszczone w tabeli 4. Dla procesu spalania gazu ziemnego emisję PCDD/PCDF pominięto z uwagi na jej marginalny charakter. Szacunkowy wskaźnik tej emisji wynosi ok. 1,5 ngteq/gj [13]. Tabela 4. Średnie wskaźniki emisji zanieczyszczeń do powietrza przyjęte dla spalania paliw w domowych piecach i kotłach małej mocy [13, 14] Wskaźnik emisji Rodzaj NO x SO CO NMVOC x PCDD/PCDF PM10 B(a)P paliwa (NO 2 ) (SO 2 ) (I-TEQ) g/gj mg/gj mg/mg ng/gj Węgiel 110 4600 484 900 404 230 0,018 900 Biomasa 74,5 5300 925 20 695 210 0,005 385 Olej opał. 68 46 15,5 140 3,7 22 0,001 24 Gaz ziemny 57 31 10,5 0,5 0,5 0,000562 - - Współspalanie odpadów w paleniskach domowych oraz ich otwarte spalanie przyczynia się do zwiększonej emisji niektórych substancji w stosunku do emisji wynikającej ze spalania paliw konwencjonalnych, co znajduje potwierdzenie m.in. w pracach [15 20]. Emisje te są jednak uzależnione od wielu czynników i nie są znane wiarygodne wskaźniki emisji dla procesu niskotemperaturowego współspalania konkretnych mieszanek paliw i odpadów. Biorąc powyższe pod uwagę oraz uwzględniając przeważnie nieregularny i znacznie zróżnicowany charakter procederu spalania odpadów w instalacjach grzewczych analizowanych miejscowości, średnie wskaźniki emisji do powietrza takich substancji, jak CO, NMVOC, B(a)P i PCDD/PCDF dla pieców i kotłów domowych, w których stwierdzono współspalanie odpadów z węglem i drewnem, zwiększono szacunkowo o:
319 20% (w przypadku CO, NMVOC i B(a)P) i 50% (w przypadku PCDD/PCDF), gdy spalane były tylko odpady nie zaliczane do niebezpiecznych, 50% (w przypadku CO, NMVOC i B(a)P) i 100 % (w przypadku PCDD/PCDF), gdy spalane były także odpady zaliczane do niebezpiecznych (lakierowane/impregnowane drewno i inne specyficzne odpady np. z PVC). Należy tutaj zaznaczyć, że emisja zanieczyszczeń do powietrza z domowych instalacji grzewczych wynika przede wszystkim ze spalania paliw podstawowych, a ww. założone zwiększenie wskaźników emisji niektórych zanieczyszczeń stanowi próbę odzwierciedlenia prawdopodobnego wpływu współspalania odpadów na wzrost ich średniej emisji do powietrza z tego typu źródeł. W związku ze stosunkowo małym udziałem masowym spalanych odpadów w stosunku do całkowitej ilości zużywanych paliw, nie uwzględniono ewentualnego wpływu współspalania odpadów na wielkość emisji NO x, SO x i pyłu. Należy przy tym pamiętać, że chwilowa zmienność emisji zanieczyszczeń do powietrza nawet dla tego samego rodzaju paliwa (mieszanki paliw) i paleniska jest zwykle bardzo duża i silnie uzależniona np. od fazy procesu spalania, sposobu eksploatacji paleniska i warunków odprowadzania spalin (wpływających m.in. na dynamikę procesu spalania). Metoda wskaźnikowa została także wykorzystana w obliczeniach emisji pochodzącej z otwartego spalania pozostałości roślinnych. Uwzględniono tutaj przede wszystkim spalanie łodyg ziemniaków (badyli) po wykopkach w stosach na otwartej przestrzeni, gdyż tego typu otwarte spalanie spotykane jest zdecydowanie najczęściej i okresowo zachodzi bardzo intensywnie z uwagi na dużą masę jednorazowo spalanego materiału organicznego. Sucha masa spalanych pozostałości roślinnych, w odniesieniu do której są określone stosowane w tym przypadku wskaźniki emisji, została oszacowana na poziomie: ok. 300 Mg/rok, ok. 792 Mg/rok. W szacunku tym uwzględniono m.in. przeciętną powierzchnię upraw ziemniaków oraz wynikającą z ankiet częstość otwartego spalania wszelkiego rodzaju pozostałości roślinnych. W tabeli 5 zamieszczono średnie wskaźniki emisji zanieczyszczeń do powietrza przyjęte dla procesu otwartego spalania pozostałości roślinnych oraz obliczoną całkowitą emisję do powietrza poszczególnych substancji z tego typu procesów dla analizowanych miejscowości. Tabela 5. Średnie wskaźniki emisji zanieczyszczeń do powietrza przyjęte dla otwartego spalania pozostałości roślinnych [13] Wskaźniki emisji [kg/mg s.m.] Wskaźnik emisji PCDD/PCDF SO x NO x CO PM10 B(a)P NMVOC [µgteq/mg s.m.] (SO 2 ) (NO 2 ) 0,3 2,4 58,9 5,8 0,025 6,3 0,5 Wyniki obliczeń całkowitej rocznej emisji rozpatrywanych zanieczyszczeń powietrza z obydwu analizowanych miejscowości, wynikającej ze stosowania paliw i odpadów do celów grzewczych oraz z otwartego spalania pozostałości roślinnych przedstawiono w tabeli 6. W przypadku procesu spalania w celach grzewczych emisja ta została w odmienny sposób określona dla tych miejscowości, z uwagi na różny stopień pokrycia gospodarstw domowych ankietyzacją. W przypadku Łąkty Dolnej obejmuje ona sumaryczną emisję oszacowaną dla wszystkich 203 ankietowanych domów, czyli obrazuje to emisję z ok. 80 % gospodarstw domowych tej miejscowości. W przypadku Jabłonki uwzględniono emisję z wszystkich gospodarstw domowych tej miejscowości (1396 domów) poprzez aproksymację średniej emisji poszczególnych substancji z jednego domu, określonej na podstawie 150 przeprowadzonych ankiet. Uzyskane w tabeli 6 różnice w całkowitej emisji zanieczyszczeń do powietrza wynikają z istotnych różnic w wielkości miejscowości (ilości rozpatrywanych
320 domów), średniej wielkości (powierzchni grzewczej) pojedynczego domu, struktury stosowanych paliw podstawowych oraz rodzaju i częstotliwości spalanych odpadów. Wzrost całkowitej emisji rocznej w wyniku spalania odpadów w paleniskach domowych w Łąkcie Dolnej i Jabłonce (w stosunku do sytuacji związanej ze spalaniem tylko paliw podstawowych) uzyskano odpowiednio na poziomie: 28 i 16 % w przypadku CO, NMLZO i B(a)P oraz 59 i 36 % w przypadku PCDD/PCDF. Tabela 6. Całkowita emisja zanieczyszczeń do powietrza z badanych miejscowości Emisja z palenisk Emisja z otwartego Emisja całkowita Rodzaj domowych spalania Jednostka substancji NO x (NO 2 ) Mg/rok 1,91 24,81 0,72 1,90 2,63 26,71 CO Mg/rok 112,6 1302,0 17,7 46,7 130,3 1348,6 NMVOC Mg/rok 13,88 156,60 1,89 4,99 15,77 161,60 SO x (SO 2 ) Mg/rok 12,90 175,03 0,09 0,24 12,99 175,26 PM10 Mg/rok 8,73 108,70 1,74 4,60 10,47 113,30 B(a)P kg/rok 5,3 62,0 7,5 19,8 12,8 81,8 PCDD/PCDF mgteq/rok 0,87 17,69 0,15 0,40 1,02 18,08 4. Ocena wpływu na jakość powietrza Ocena wpływu na jakość powietrza analizowanych źródeł emisji została przeprowadzona niezależnie dla obydwu rozpatrywanych miejscowości z wykorzystaniem referencyjnych metodyk modelowania poziomów substancji w powietrzu [21] i wieloletnich, zróżnicowanych sezonowo statystyk danych meteorologicznych reprezentatywnych dla rejonów ich lokalizacji ( IMiGW w Nowym Sączu, IMiGW w Zakopanem). W obliczeniach tych wykorzystano wielkość emisji poszczególnych substancji na poziomie określonym w rozdziale 3. W przypadku Łąkty Dolnej uwzględniono indywidualną emisję z 203 domów (potraktowanych jako emitory punktowe o rzeczywistej wysokości) oraz 72 małych emitorów powierzchniowych o wysokości 0,5 m obrazujących emisję z otwartego spalania pozostałości roślinnych w pojedynczych ogniskach. W przypadku Jabłonki uwzględniono emisję z 219 zastępczych emitorów powierzchniowych grupujących emisję z 1396 domów (76 emitorów zastępczych o średniej wysokości 8 m) i zespołów ognisk otwartego spalania pozostałości roślinnych (143 emitory zastępcze o wysokości 1 m). Emisja z domowych pieców i kotłów c.o. w przypadku obydwu miejscowości została skumulowana w 2340 godzinach sezonu grzewczego (195 dni po 12 godzin dziennie), a emisja z otwartego spalania w 120 umownych godzinach sezonu pozagrzewczego (w sumie 5 dni). Wykonano obliczenia stężeń 1-godzinnych i średniorocznych przy powierzchni terenu w regularnej siatce obliczeniowej o rozdzielczości 200 m i wymiarach: 4 4 km w przypadku Łąkty Dolnej oraz 5 7 km w przypadku Jabłonki. Dla każdego z obszarów obliczeniowych przyjęto średnie współczynniki aerodynamicznej szorstkości terenu z o wyznaczone zgodnie z [21] na poziomie: 0,31 m, 0,21 m. W tabelach 7 i 8 przedstawiono zbiorcze zestawienie wyników obliczeń 99,8-percentyla (S 99,8 ), a w przypadku SO 2 99,726-percentyla (S 99,726 ) ze stężeń uśrednionych dla okresu jednej godziny w roku kalendarzowym oraz stężeń średniorocznych (S a ) uzyskanych w obszarach obliczeniowych przyjętych dla poszczególnych miejscowości. Wyniki te zostały
321 odniesione do odpowiednich wartości odniesienia w powietrzu uśrednionych dla okresu jednej godziny (D 1 ) lub dla okresu jednego roku (D a ) [21]. Tabela 7. Wyniki obliczeń stężeń jednogodzinnych i średniorocznych w powietrzu przy powierzchni terenu w obszarze obliczeniowym przyjętym dla Łąkty Dolnej Rodzaj S Jednostka 99,8 lub S 99,726 * S D a substancji zakres śr. 1 zakres śr. D a NO 2 g/m 3 0,8 400 6,62 200 0,01 2,52 0,12 40 CO g/m 3 47 9827 255 30000 0,3 68,6 5,3 - NMVOC g/m 3 6 1051 29,9 3000 0,03 7,53 0,63 1000 SO 2 g/m 3 2,5 65 17,1 350 0,02 2,59 0,46 20 PM10 g/m 3 1,7 48 6,74 280 0,01 0,99 0,16 40 B(a)P ng/m 3 4 4171 51,1 12 0,05 24,8 0,72 1 PCDD/PCDF fgteq/m 3 0,4 83,4 2,06 0,002 0,57 0,042 - * percentyl S 99,726 dotyczy SO 2 Tabela 8. Wyniki obliczeń stężeń jednogodzinnych i średniorocznych w powietrzu przy powierzchni terenu w obszarze obliczeniowym przyjętym dla Jabłonki Rodzaj S Jednostka 99,8 lub S 99,726 * S D a substancji zakres śr. 1 zakres śr. D a NO 2 g/m 3 5 63 26,0 200 0,04 3,47 0,76 40 CO g/m 3 245 3330 1253 30000 2 181 37,9 - NMVOC g/m 3 30 400 150 3000 0,24 21,8 4,54 1000 SO 2 g/m 3 20 438 148 350 0,25 24,1 4,78 20 PM10 g/m 3 11 139 52,9 280 0,09 7,6 1,60 40 B(a)P ng/m 3 16 544 121 12 0,16 9,0 2,47 1 PCDD/PCDF fgteq/m 3 1,7 22,6 8,35 0,013 1,23 0,25 - * percentyl S 99,726 dotyczy SO 2 Jak wynika z przeprowadzonych obliczeń, stężenia jednogodzinne i średnioroczne poszczególnych zanieczyszczeń powodowane w powietrzu przez rozpatrywane zespoły źródeł emisji otrzymano przeważnie na wysokim poziomie. Najbardziej uciążliwą substancją okazał się B(a)P, w przypadku którego w obydwu analizowanych miejscowościach wystąpiły wielokrotne przekroczenia wartości odniesienia uśrednionej dla okresu jednej godziny (D 1 ) oraz ponadnormatywne stężenia średnioroczne. Najwyższa krotność przekroczeń wartości D 1 miała miejsce w rejonie zastępczych emitorów powierzchniowych przyjętych dla procesu spalania pozostałości roślinnych (w sezonie pozagrzewczym), natomiast maksimum stężeń średniorocznych uzyskano w centrum obydwu miejscowości, w rejonie największego skupiska domów (co wynika głównie z emisji w sezonie grzewczym). Potwierdza to wysoki poziom stężeń tej substancji obserwowany w wielu punktach pomiarowych na terenie naszego kraju, w tym też na stanowiskach położonych z dala od aglomeracji miejskoprzemysłowych [22]. W pobliżu rozpatrywanych źródeł emisji stwierdzono też możliwość występowania w powietrzu ponadnormatywnych stężeń jednogodzinnych NO 2 (, otwarte spalanie pozostałości roślinnych) oraz ponadnormatywnych stężeń jednogodzinnych i średniorocznych SO 2 (). Stężenia pozostałych analizowanych substancji (w tym PM10) otrzymano w granicach poziomów dopuszczalnych, a w przypadku braku wartości odniesienia w powietrzu (PCDD/PCDF) na poziomie ich tła typowego dla tego typu obszarów [23 24].
322 Uzyskane różnice w poziomie stężeń średniorocznych w powietrzu dla rozpatrywanych miejscowości wynikają głównie z różnic w wielkości tych miejscowości i powierzchni grzewczej (a tym samym w wymiarach obszaru obliczeniowego i wielkości emisji), położeniu (odmienne statystyki danych meteorologicznych), dominującego sposobu użytkowania i pokrycia terenu (aerodynamiczna szorstkość podłoża) i sposobu opisu pola emisji. 5. Podsumowanie Jak wynika z badań ankietowych przeprowadzonych na terenie dwóch małopolskich sołectw, w tego typu miejscowościach wiejskich położonych w rejonach podgórskich, do celów grzewczych stosuje się głównie paliwa stałe (węgiel kamienny i w nieco mniejszych ilościach drewno). Niestety bardzo często (średnio w ok. 75% ankietowanych gospodarstw domowych) wraz z tymi paliwami podstawowymi współspalane są również różnego rodzaju odpady, najczęściej makulatura (w tym kolorowe pisma), kartony typu Tetra Pak, worki foliowe, butelki PET i inne opakowania z tworzyw sztucznych, a także zużyte ubrania i szmaty, obuwie i pampersy. Zdarza się także spalanie impregnowanego drewna (np. parkietu lub płyt meblowych) oraz odpadów z PVC, gumy i pianki poliuretanowej. Stosunkowo powszechne jest też okresowe spalanie niektórych odpadów i pozostałości roślinnych na terenie własnej posesji lub w polu (w ogniskach). Wszystkie te procesy są przyczyną wzrostu stanu zanieczyszczenia powietrza w tych miejscowościach zarówno w sezonie grzewczym (paleniska domowe), jak i pozagrzewczym (otwarte spalanie). Przedstawiony w pracy przykład inwentaryzacji źródeł emisji oparty głównie na badaniach ankietowych umożliwił oszacowanie wielkości emisji z tego typu źródeł i uproszczoną ocenę ich prawdopodobnego wpływu na jakość powietrza. Wyniki tej oceny wskazują na możliwość występowania w powietrzu na terenach wiejskich podwyższonych stężeń podstawowych substancji zanieczyszczających charakterystycznych dla procesów spalania (w tym NO 2, CO, SO 2 i pyłu zawieszonego PM10) oraz ponadnormatywnych stężeń jednogodzinnych i średniorocznych benzo(a)pirenu, co znajduje potwierdzenie w pomiarach rutynowo prowadzonych na terenie naszego kraju. Za ten stan rzeczy w dominującym stopniu jest odpowiedzialne stosowanie do celów grzewczych paliw stałych i niekontrolowane spalanie odpadów w domowych piecach i kotłach c.o. Występujący okresowo proces otwartego spalania pozostałości roślinnych (np. po wykopkach ziemniaków) może być przyczyną występowania bardzo wysokich chwilowych stężeń zanieczyszczeń w powietrzu przy powierzchni terenu z uwagi m.in. na małą wysokość punktu emisji. Podobny efekt może powodować proceder wypalania traw i otwarte spalanie odpadów na posesjach gospodarstw domowych, z których emisja nie była uwzględniana w niniejszej pracy. Praca powstała w ramach badań statutowych AGH nr 11.11.150.008. Literatura 1. KOBIZE: Krajowy bilans emisji SO 2, NO x, CO, NH 3, NMLZO, pyłów, metali ciężkich i TZO za lata 2011-2012 w układzie klasyfikacji SNAP Raport syntetyczny. Wersja v2, 12 marca 2014. 2. Dane statystyczne KG PSP (www.kgpsp.gov.pl). 3. Kalbarczyk R.: Raport Problemy ochrony środowiska naturalnego gmin w Polsce u progu XXI wieku. Polski Klub Ekologiczny, Okręg Mazowiecki, Warszawa 2001. 4. Szewczyńska M., Ekiert E., Pośniak M.: Niekontrolowane procesy spalania jako źródło powstawania dioksyn i furanów. Bezpiecz. Pracy Nauka i Praktyka, 2006, nr 1, 8 11.
5. Oleniacz R., Tomkowicz A.: Świadomość społeczna z zakresu niekontrolowanego spalania odpadów i problemu dioksyn. Materiały z IX Konferencji Naukowej Dioksyny w Przemyśle i Środowisku. Laboratorium Analiz Śladowych Politechniki Krakowskiej, EmiPro, Hamilton Poland Ltd. Kraków-Tomaszowice, 12-13 czerwca 2008. 6. Oleniacz R., Tomkowicz A.: Uncontrolled combustion of household wastes and vegetation remains in a rural community questionnaire results. Geomatics and Environ. Eng., 2009, Vol. 3, No. 3, 71 79. 7. Juda-Rezler K., Manczarski P.: Zagrożenia związane z zanieczyszczeniem powietrza atmosferycznego i gospodarką odpadami komunalnymi. Nauka, 2010, nr 4, 97 106. 8. Olszowski T., Tomaszewska B., Góralna-Włodarczyk K.: Air quality in non-industrialised area in the typical Polish countryside based on measurements of selected pollutants in immission and deposition phase. Atmosph. Environ., 2012, Vol. 50, 139 147. 9. Liu S. i inni: Seasonal and spatial occurrence and distribution of atmospheric polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in rural and urban areas of the North Chinese Plain. Environ. Pollut., 2008, Vol. 156, 651 656. 10. Pozo K.: Assessing seasonal and spatial trends of persistent organic pollutants (POPs) in Indian agricultural regions using PUF disk passive air samplers. Environ. Pollut., 2011, Vol. 159, 646 653. 11. Oleniacz R., Bacik B.: Problem niekontrolowanego spalania odpadów i pozostałości roślinnych w obszarze wiejskim na wybranym przykładzie. Materiały z VIII Konferencji Dla miasta i środowiska Problemy unieszkodliwiania odpadów. Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Chemicznej i Procesowej. Warszawa, 29 listopada 2010. 12. Szkarłowski A., Łatowski L.: Ciepłownictwo. WNT, Warszawa 2006. 13. European Environment Agency: EMEP/EEA air pollutant emission inventory guidebook 2013, Technical report No 12/2013 (http://www.eea.europa.eu/publications/emep-eea-guidebook- 2013). 14. Olendrzyński K. i inni: Inwentaryzacja emisji do powietrza SO 2, NO 2, NH 3, CO, pyłów, metali ciężkich, NMLZO i TZO w Polsce za rok 2005. Instytut Ochrony Środowiska, Krajowe Centrum Inwentaryzacji Emisji. Warszawa, luty 2007. 15. Lemieux, P.M., Lutes, L.C., Santoniani, D.A.: Emissions of organic air toxics from open burning: a comprehensive review. Prog. Energ. Combust., 2004, Vol. 30, 1 32. 16. Lee R.G.M., Coleman P., Jones J.L., Jones K.C., Lohmann R.: Emission factors and importance of PCDD/Fs, PCBs, PCNs, PAHs and PM10 from the domestic burning of coal and wood in the UK. Environ. Sci. and Technol., 2005, Vol. 39, 1436 1447. 17. Nakao, T., Aozasa, O., Ohta, S., Miyata, H.: Formation of toxic chemicals including dioxinrelated compounds by combustion from a small home waste incinerator. Chemosphere, 2006, Vol. 62, 459 468. 18. Lonnermark, A., Blomqvist, P., Marklund, S.: Emissions from simulated deepseated fires in domestic waste. Chemosphere, 2008, Vol. 70, 626 639. 19. Ravindraa K., Sokhia R., Van Grieken R.: Atmospheric polycyclic aromatic hydrocarbons: Source attribution, emission factors and regulation. Atmosph. Environ., 2008, Vol. 42, 2895 2921. 20. Estrellan C.R., Iino F.: Toxic emissions from open burning. Chemosphere, 2010, Vol. 80, 193 207. 21. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 26 stycznia 2010 r. w sprawie wartości odniesienia dla niektórych substancji w powietrzu. Dz. U. 2010., Nr 16, poz. 87. 22. Inspekcja Ochrony Środowiska: Zanieczyszczenie powietrza wielopierścieniowymi węglowodorami aromatycznymi w Polsce w 2012 r. Warszawa 2013. 23. Lohmann R., Jones K.C.: Dioxins and furans in air and deposition: a review of levels, behaviour and processes. Sci. Total Environ., 1998, Vol. 219, 53 81. 24. Chen T., Li X., Yan J., Lu S., Cen K.: Distribution of polychlorinated dibenzo-p-dioxins and dibenzofurans in ambient air of different regions in China. Atmosph. Environ., 2011, Vol. 45, Issue 36, 6567 6575. 323