Opracowanie modelu rozprzestrzeniania zanieczyszczeń ADMOSS

Raport z realizacji zadania nr 5: Opracowanie modelu rozprzestrzeniania zanieczyszczeń ADMOSS Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava Ostrava 30.6.2013 Str. 0

Partner projektu: Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava 17. listopadu 15/2172 708 33 Ostrava Poruba Odpowiedzialny wykonawca: Doc. Ing. Petr Jančík, Ph.D. Katedra ochrany životního prostředí v průmyslu Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava Zespół badawczy: RNDr. Jan Bitta, Ph.D. Ing. Irena Pavlíková Ing. Daniel Hladký

Treść 1 WSTĘP... 1 2 SYSTEM ADMOSS... 3 2.1 ZAPEWNIENIE MOCY OBLICZENIOWEJ SYSTEMU... 5 2.2 PRZYGOTOWANIE DANYCH WEJŚCIOWYCH... 6 3 DANE WEJŚCIOWE... 8 3.1 OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA OBSZARU... 8 3.2 TEREN... 9 3.3 KLIMATYCZNE I METEOROLOGICZNE CHRAKTERYSTYKI OBSZARU... 9 3.4 LIMITY IMISYJNE... 13 3.5 JAKOŚĆ POWIETRZA W OBSZARZE... 13 4 CHARAKTERYSTYKA ŹRÓDEŁ ZANIECZYSZCZENIA... 19 4.1 ŹRÓDŁA PRZEMYSŁOWE... 20 4.1.1 Źródła przemysłowe po czeskiej stronie modelowanego terenu... 20 4.1.2 Źródła przemysłowe po polskiej stronie modelowanego terenu... 21 4.2 OGRZEWANIE INDYWIDUALNE... 23 4.2.1 Analiza dystrybucji ogrzewania indywidualnego... 24 4.2.2 Emisje z ogrzewania indywidualnego... 26 4.2.3 Reprezentacja ogrzewania indywidualnegoźródłami powierzchniowymi... 26 4.3 RUCH SAMOCHODOWY... 27 4.4 PODSUMOWANIE WSZYSTKICH MODELOWANYCH GRUP EMISJI... 36 5 METODA OBLICZENIA... 37 5.1 STATYSTYCZNA TEORIA DYFUZJI TURBULENCYJNEJ SUTTONA... 38 5.2 SYMOS 97... 40 5.3 KOREKTA WYNIKÓW MODELOWANIA... 42 5.3.1 Określanie stężenia marginalnego... 42 5.3.2 Określenie stałych korekcyjnych... 43 5.4 PUNKTY ODNIESIENIA... 44 6 WYNIKI MODELOWANIA... 47 6.1 OBLICZONE CHARAKTERYSTYKI... 47 6.2 KARTOGRAFICZNA INTERPRETACJA WYNIKÓW... 47 6.3 DYSKUSJA NAD WYNIKAMI... 52 6.3.1 Średnie roczne stężenie pyłu zawieszonego PM10 w 2006 roku... 52 6.3.2 Średnie roczne stężenie pyłu zawieszonego PM 10 w 2010 roku... 53

6.3.3 Podsumowanie... 54 7 ANALIZA WYNIKÓW MODELOWANIA... 55 7.1 POSTĘPOWANIE ANALIZY... 55 7.2 DYSKUSJA NAD WYNIKAMI ANALIZ... 55 7.2.1 Udział poszczególnych źródeł w modelowanych stężeniach pyłu zawieszonego PM1055 7.2.2 Wzajemny wpływ źródeł polskich i czeskich na modelowane stężenia pyłu zawieszonego PM10... 56 8 PODSUMOWANIE... 57 9 BIBLIOGRAFIA... 60 10 SKRÓTY... 62

Podziękowania Autorzy zadania składają podziękowania za możliwość realizacji projektu System informacji o jakości powietrza na obszarze pogranicza polsko-czeskiego w regionie Śląska i Moraw za wsparcie finansowe Programu operacyjnego współpracy transgranicznej Republika Czeska Polska 2007 2013. Ponadto, autorzy pragną podziękować wszystkim partnerom za pracowitość podczas wspólnej realizacji tego zadania, zwłaszcza podczas niełatwego gromadzenia danych i weryfikacji wyników modelowania.

1 WSTĘP Raport ten jest sporządzany w ramach projektu System informacji o jakości powietrza na obszarze pogranicza Polsko-Czeskiego w rejionie Śląska i Moraw (CZ.3.22/1.2.00/09.01610), który był finansowany przez Program Operacyjny Współpracy Transgranicznej Republika Czeska - Polska 2007-2013 (OPPS CZ-PL). Projekt niesie akronim AIR SILESIA. Głównym celem projektu było stworzenie regionalnego systemu informacyjnego o jakości powietrza w regionie morawsko-śląskim. To było uwarunkowane przez stworzenie wspólnej bazy informacyjnej i metodologii dla oceny jakości powietrza, co z kolei pozwoliło na ocenę zanieczyszczenia powietrza i transportu transgranicznego zanieczyszczenia. Celem Zadania nr 5 Wdrożenie modelu rozprzestrzenienia zanieczyszczeń ADMOSS było sporządzenie modelowania dyspersji pyłu zawieszonego PM10 w powietrzu za pomocą system modelowania ADMOSS. System ten został opracowany w Katedrze Ochrony Środowiska w Przemyśle, Wydziału Metalurgii i Inżynierii Materiałowej, VŠB - TU Ostrava, który jest również odpowiedzialnym wykonawca w ramach tego projektu. Modelowanie i analizy zostały przeprowadzone dla średniego rocznego stężenia pyłu zawieszonego PM10 w latach 2006 i 2010, dla których, w czasie realizacji projektu, były dostępne najnowsze dane dotyczące źródeł zanieczyszczenia powietrza po obu stronach granicy. Modelowanie dyspersji zanieczyszczeń zostało przeprowadzone w sposób bardzo szczegółowy, według metodyki zalecanej przez Ministerstwo Środowiska RC SYMOS'97. Do modelowania wykorzystano wszystkie dostępne informacje na temat źródeł zanieczyszczeń powietrza po obu stronach granicy. Wyniki modelowania zostały skorygowane przy użyciu metody zwanej Land Str. 1

Use Regression i danych z monitoringu zanieczyszczenia powietrza. Wyniki modelowania zostały zweryfikowane przez modelowanie zalecaną polską metodyką CALPUFF i wykonane przez partnera Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej - Państwowy Instytut Badawczy, oddział Kraków (IMGW-PIB) we współpracy z firmą "EKOMETRIA" Sp. z o.o. w Gdańsku. Opis modelowania załączony jest do niniejszego raportu. Na modelowanie następnie nawiązywały analizy przewagy źródeł oraz transgranicznego transportu wykonane w ramach Zadania nr 8: Ocena transgranicznego transportu zanieczyszczeń. Str. 2

2 System ADMOSS Dla oceny jakości powietrza w dużych obszarach z dużą liczbą źródeł zanieczyszczenia powietrza był na VŠB - TU Ostrava opracowany system do modelowania ADMOSS (Analytical Dispersion MOdelling Supercomputer System), który łączy w sobie zalety GIS, modelowania matematycznego i moc obliczeniową równoległych klastrów. System ten został stworzony w trakcie badań oceny jakości powietrza na dużych obszarach. Podczas modelowania konieczne było m.in. zawrzeć wpływ dużej ilości źródeł zanieczyszczenia powietrza w dużych obszarach o najwyższym poziomie szczegółowości, jak również w projekcie AIR SILESIA. Takie modelowanie niesie ze sobą szereg poważnych komplikacji: Przygotowanie, zarządzanie, interpretacja, analiza i wizualizacja danych wejściowych i wyjściowych modelowania matematycznego; niestabilność systemu operacyjnego w obliczeniach; czasochłonność obliczeń; automatyzacja, powtarzalność i dokumentacja procesu. Każda procedura lub system obliczeniowy musi zajmować się tymi obszarami i rozwiązywać je. W systemie ADMOSS są rozwiązywane w sposób opisany poniżej. Przygotowania, zarządzania, interpretacja, wizualizacja i analiza danych wejściowych i wyjściowych modelowania matematycznego realizowane są poprzez połączenie modelu matematycznego (SYMOS'97) z softwarem dla GIS (ArcInfo for Workstation). Wszystkie powyższe operacje są przeprowadzane w środowisku GIS przez oprogramowanie do modelowania jako programu zewnętrznego. Niestabilność systemu operacyjnego w obliczeniach jest spowodowana długotrwałym stuprocentowym załadowaniem procesora komputeru. Zwykłe Str. 3

komputery nie są przeznaczone do użytku w tych sytuacjach i w takich sytuacjach są niestabilne. Bardziej odpowiednim środkiem obliczeniowym są specjalne komputerystacje robocze oraz równoległe klastry, które wykorzystują systemy operacyjne pochodzące z systemu Unix, gdzie ten problem nie występuje. Te systemy operacyjne także nie wymagają dla swego funkcjonowania interfejs graficzny (GUI). Ponadto, umożliwiają pracę z linii poleceń, co przy obliczeniach oznacza bardziej efektywne wykorzystanie wydajności procesora. Wymagania systemowe do czasu obliczeniowego procesora są więc w tym przypadku znacznie niższe. Czas trwania obliczeń przy modelowaniu matematycznym dyspersji zanieczyszczeń w powietrzu jest mimo relatywnej prostoty metodologii SYMOS'97 znaczny. Wynika to z faktu, że obliczenia są przeprowadzane w dużych obszarach, gdzie występuje wiele źródeł zanieczyszczenia powietrza i są wysokie wymagania w szczegółach wyników. W systemie ADMOSS ten problem jest rozwiązany tak, że każde zadanie obliczeniowe jest podzielone na wiele mniejszych zadań, które są następnie równocześnie zliczane w wielu węzłach klastra obliczeniowego. Automatyzacja poszczególnych etapów modelowania jest realizowana przy użyciu języka AML (ArcInfo Macro Language) w formie skryptu. Cały proces modelowania jest podzielony na małe logiczne części i dla każdej części jest utworzony specjalny skrypt. Pozwala to na śledzenie wyników poszczególnych etapów modelowania i, w niektórych przypadkach, można wybrać jedną z kilku różnych metod (np. tworzenie receptorów). Powtarzalność i opis procedur przedstawiono sekwencją poleceń. Te są podczas modelowania zapisywane w osobnym pliku tekstowym, z którego są zgodnie z wymaganiami uruchomiane na linii poleceń terminalu. Tak jest możliwe zachować cały proces, kiedykolwiek go łatwo powtórzyć i stosunkowo łatwo znaleźć w nim błąd. Wszystkie dane wejściowe do modelowania każdego zadania w systemie ADMOSS są przygotowane w postaci plików tekstowych generowanych z eksportu Str. 4

danych przestrzennych. Dla obliczeń jest konieczne ustalenie listy zadań obliczeniowych. Jako zadanie obliczeniowe jest rozumiana unikalna kombinacja danych o źródłach, dane o receptorach, dane o róży wiatrów i dane o terenie. Kombinacje te są sporządzane na podstawie danych wejściowych do lokalizacji źródeł, danych źródeł, parametrów receptorów i parametrów róży wiatrów. Kiedy opracowano wykazy obliczeń, można następnie w pełni automatycznie przeprowadzić modelowanie na równoległych klastrach. 2.1 Zapewnienie mocy obliczeniowej systemu Równoległe klastry (w języku angielskim cluster = gromada) to grupa komputerów przeznaczona do wykonywania obliczeniowo wymagających aplikacji; najczęściej jest to analiza dużej ilości danych lub modelowania matematycznego. W zasadzie jest to rodzaj zestawu komputerów zwanych węzłami (węzłem), które są połączone ze sobą poprzez szybkie sieci komputerowe i używają wspólne miejsce na dysku. Moc obliczeniową klastrów uzyskano poprzez rozdzielenie obliczeń na wiele węzłów liczących równolegle. Na podstawie tej zasady są obecnie montowane najsilniejsze komputery. Dla obliczeń w systemie ADMOSS zostały w celu projektu wykorzystane środki Superkomputerowego Centrum VŠB-TU Ostrava (SPC). Jest to wydział uniwersytetu udostępniający środowisko komputerowe i środki obliczeniowe dla trudnych obliczeń w dziedzinie nauki i badań. Obliczenia są w klastrach włączone do kolejki zadań i obliczane są równolegle na wszystkich dostępnych węzłach. Proces obliczeniowy może być monitorowany za pomocą interfejsu lub przy użyciu ekstraktu zadań obliczeniowych. Podstawowym i kluczowym elementem systemu jest oprogramowanie GIS ArcInfo for Workstation, który jest prowadzony na stacjach roboczych Abacus. Korzystanie z tego oprogramowania jest ograniczone przez system operacyjny Str. 5

Microsoft Windows i systemy operacyjne pochodzące z systemu Unix (Aix, Irix, Solaris). Nie mogą być uruchamiane na komputerach z systemem Linux. Wszystkie prace na stacjach roboczych są realizowane za pośrednictwem terminalu w celu zdalnego dostępu z linii poleceń. Dane robocze przechowywane są na macierzy dyskowej NFS2. Za pomocą protokołu NFS są dane dostępne stacjom roboczym i równoległym klastrom. Poprzez interfejs Samba również komputerom roboczym w postaci dysku sieciowego. 2.2 Przygotowanie danych wejściowych Dane wejściowe do modelowania zostały głównie przygotowane w środowisku GIS (ArcInfo for Workstation, ArcGIS 11). Dane wejściowe są wprowadzane do modelu matematycznego w postaci plików tekstowych. Do samotnego modelowania jest potrzebne przygotować numericzny model terenu danego obszaru, dane meteorologiczne, dane dotyczące źródeł zanieczyszczeń powietrza oraz dane o punktach referencyjnych (tzw. receptorach). Przygotowanie danych wejściowych do układu zostanie opisane w dalszej części. Te dane zostały przygotowane na podstawie wyników poprzednich zadań projektu. Były to: Zadanie nr 2: Przygotowanie przestrzennych danych cyfrowych Zadanie nr 3: Inwentaryzacja i charakterystyka źródeł zanieczyszczeń Zadanie nr 4: Przygotowanie danych meteorologicznych dla badanego obszaru Opisowi realizacji pojedyńczych zadań i wspólnemu przygotowaniu jednolitych danych wejściowych są poświęcone końcowe sprawozdania techniczne sporządzone w tych zadaniach. Raporty i dane wejściowe są dostępne na stronie internetowej www.air-silesia.eu lub u partnerów projektu. Str. 6

W ramach realizacji projektu były po raz pierwszy wszystkie dane po obu stronach granicy przygotowane jednolitą procedurą i była z nich przygotowana wspólna baza danych. Z tej bazy danych podczas realizacji zadań projektu korzystały obie strony granicy. Str. 7

3 Dane wejściowe 3.1 Ogólna charakterystyka obszaru Czeska część obszaru projektu AIR SILESIA znajduje się w północnowschodniej części Czech i składa się prawie z całego regionu morawsko-śląskiego. Zawiera rejony Frýdek Místek, Karviná, Nový Jičín, Opava i Ostrava. Polska część obszaru zainteresowania znajduje się w południowej części Śląska i województwa opolskiego. W województwie śląskim składa się z powiatu bielskiego, cieszyńskiego, pszczyńskiego, raciborskiego, rybnickiego, wodzisławskiego, Bielsko-Biała, Jastrzebie-Zdrój, rybnickiego oraz żorskiego. W województwie opolskim następnie obejmuje powiat głubczyński i kędzierzyńsko-kozielski. Cały obszar ma ponad 8300 km². Patrz rys. nr 1. Rys. nr 1: Demarkacja badanego obszaru Str. 8

3.2 Teren Dla modelowania według czeskiej metodyki referencyjnej SYMOS 97 konieczne jest określenie postaci ukształtowania powierzchni modelowanego obszaru. Szczegółowy opis, według którego został stworzony numeryczny model terenu, i następnie był przekształcony na format do modelowania systemem ADMOSS, jest opisany w raporcie z realizacji Zadania nr 2: Przygotowanie cyfrowych danych przestrzennych. Sprawozdanie i numeryczny model terenu dostępne są na interfejsie internetowym www.air-silesia.eu lub u partnerów projektu. Numeryczny model terenu jest podczas modelowania według metodologii SYMOS 97 w systemie ADMOSS wprowadzany w formacie tekstowym, który spełnia standard ASCII Grid. Numeryczny model terenu, który powstał w ramach zadania nr 2, został następnie przekształcony w tym formacie. Niezbędną rolę w tym zadaniu odgrywa GIS. 3.3 Klimatyczne i meteorologiczne chrakterystyki obszaru Podczas modelowania modelem długoterminowym, który został użyty w ciągu realizacji tego zadania w projekcie AIR SILESIA, pracuje się z danymi meteorologicznymi statystycznie opracowanymi dla pewnego okresu (w tym przypadku jeden rok). Dane opracował i przygotował partner projektu Český hydrometeorologický ústav we współpracy z partnerem, Instytutem Meteorologii i Gospodarki Wodnej. Kompletne charakterystyki meteorologiczne obszaru były przedmiotem Zadania nr 4: Przygotowanie danych meteorologicznych dla badanego obszaru. Ich opis szczegółowy zawarty jest w raporcie technicznym tego zadania, który jest dostępny na interfejsie internetowym www.air-silesia.eu lub u partnerów projektu. W metodologii modelowania SYMOS 97 dane są meteorologiczne dostosowane do macierzy wskaźnikowej, które są występowaniem odsetkowym Str. 9

ogólnego typu pogody w tym okresie. Pogoda znajduje się w danej kategorii na podstawie klasy kombinacji stabilności temperatury powietrza (reprezentowana przez średni gradient temperatury γ) i prędkości wiatru. Używane są klasy według Bubnika i Koldowskiego. Cały zestaw zmodyfikowanych danych nazywa się stabilitna róża wiatrów. Częstotliwość pogody w różnych kategoriach można przedstawić graficznie w postaci wykresu radarowego, gdzie na poszczególnych osiach (np. osiem kierunków) wykreślona jest częstotliwość występowania różnych kategorii pogody [%]. Ze względu na rozległość obszaru zainteresowania projektu, teren został podzielony na części o podobnych cechach, które były następnie przypisane do odpowiedniej rocznej stabilitnej róży wiatrów. Biorąc pod uwagę wpływ przemysłowych źródeł zanieczyszczeń, zostały również modelowane tereny poza granicami obszaru zainteresowania (w odległości około 50 km od granicy obszaru zainteresowania). Dla tego obszaru zostały również opracowane stabilitne róże wiatrów. Róże wiatrów są uogólnieniem pogody w latach modelowania 2006 i 2010. Patrz rys. nr 2 i rys. nr 3 na następnych stronach. Stabilne róże wiatrów zostały następnie zmienione do formatu wejściowego modelowego systemu ADMOSS, i w tej postaci są również dostępne na stronie internetowej www.air-silasia.eu lub u partnerów projektu. Str. 10

Rys. nr 2: Przedstawienie stabilitnych róży wiatrów na rok 2006 Str. 11

Rys. nr 3: Przedstawienie stabilitnych róży wiatrów na rok 2010 Str. 12

3.4 Limity imisyjne Zgodnie z prawem Wspólnoty Europejskiej mają Czechy i Polska jednakowe dopuszczalne poziomy zanieczyszczenia powietrza. W Republice Czeskiej je do 2012 roku definiowała ustawa nr 86/2002 o ochronie powietrza (Zákon č. 86/2002 Sb., [1]), względnie rozporządzenie rządu o ochronie powietrza (Nařízení vlády č. 597/2006 Sb. [2]). Nowa ustawa nr 201/2012 [3] definiuje limit imisji jako maksymalny dopuszczalny poziom zanieczyszczeń ustanowiony na mocy niniejszej ustawy. Wartości graniczne dopuszczalnej częstości ich przekroczeń są określone w załączniku nr 1 do niniejszej ustawy. W Polsce jest dopuszczalny poziom zanieczyszczenia powietrza definiowany na podstawie ustawy o ochronie środowiska (Dz. U. z 2008 r. Nr 25, poz. 150), względnie Załącznika nr 1 do przepisu wykonawczego Rozporządzenia Ministerstwa Środowiska (Dz. U. z 2012 r., poz. 1031). Wartości limitów imisyjnych według nowych przepisów są zgodne z wartościami, które obowiązywały w latach modelowania 2006 i 2010. Limity imisyjne dla PM10 podane są w Chyba! Nenalezen zdroj odkazů.. Tab. nr 1: Limit imisyjny PM10 Limit imisyjny Zanieczyszczenie Czas uśredniania [μg.m -3 Cel tej publikacji ] 24 godziny 50(35x) Ochrona zdrowia PM 10 1 rok kalendarzowy 40 ludzi W nawiasach jest maksymalna liczba przekroczeń limitu na rok. 3.5 Jakość powietrza w obszarze Na podstawie wyników analizy przeprowadzonej w ramach Zadania nr 1: Identyfikacja problemów jakości powietrza w badanym obszarze został w raporcie końcowym dla tego zadania teren pod względem zanieczyszczenia powietrza charakteryzowany następująco: Str. 13

Województwo morawsko-śląskie należy, według jakości powietrza, do najbardziej zanieczyszczonych obszarów w Republice Czeskiej. Ograniczenia stężeń zanieczyszczeń są przekroczone zwłaszcza w przypadku pyłu zawieszonego PM10, PM2,5, lecz także w przypadku benzo(a)pirenu i w lecie ozonu. Wartości wahają się znacznie z roku na rok, co oznacza istotny wpływ warunków meteorologicznych oraz ukształtowania terenu. Jednak sytuacja odpowiada także warunkom emisji w tym obszarze, z podkreśleniem jak wpływu emisji przemysłowych, tak i nieprzemysłowych. Udział emisji przemysłowych w tym obszarze może być znacznie większy niż po polskiej stronie, ponieważ koncentracja przemysłu jest większa w mniejszym obszarze niż w przypadku województwa śląskiego. Kolejnym czynnikiem powodującym wysokie stężenia zanieczyszczeń jest już wymienione ukształtowanie terenu - topografia (najbardziej uprzemysłowionych części obszaru zainteresowań leży w kotlinach i dolinach rzecznych w otoczeniu stosunkowo wysokich gór). To powoduje, że sytuacje inwersyjne są częstsze i dłuższe niż po stronie polskiej. Należy również wspomnieć o prawdopodobnie znaczącym udziale zanieczyszczeń transgranicznych z polskich źródeł, w obecności występowania wysokich stężeń zanieczyszczeń w niekorzystnych warunkach atmosferycznych. Takie sytuacje występują zwykle podczas słabej wschodniej i północno-wschodniej cyrkulacji. Może to powodować przenoszenie zanieczyszczeń głównie komunalnych polskiej strony. Na obszarze polskich gmin terenu zainteresowania są również przekroczone dopuszczalne stężenia substancji zanieczyszczających środowisko. Na podstawie wyników modelowania (Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej) można stwierdzić, że głównym problemem w obszarze zainteresowania po polskiej stronie jest nadmiar stężenia pyłu zawieszonego PM10, PM2,5 i substancji zawartych w cząstkach pyłu, zwłaszcza wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, których wskaźnikiem jest benzo(a)piren. Str. 14

Analiza źródeł i wielkość emisji w polskiej części wyraźnie pokazuje istotną rolę indywidualnych palenisk domowych. Wysokie stężenia wyżej wymienionych zanieczyszczeń występują zarówno na terenach miejskich i na terenach poza miastem. Sytuację pogarsza niekorzystny ukształtowanie i zagospodarowanie terenu a także rozproszena zabudowa mieszkaniowa. W obecnym mikroklimacie jest to korzystne dla występowania długich okresów o słabym przewietrzaniu, z tendencją do gromadzenia zanieczyszczeń z niskich źródeł zanieczyszczenia pod warstwą inwersyjną. W polskiej części nie jest bez znaczenia wpływ transportu, ponieważ w obszarze zaintresowania znajdują się się główne szlaky komunikacyjne w kierunku południowym oraz drogi prowadzące do obszarów górskich (cele rekreacji weekendowych). Do tego dodane są emisje z dużych źródeł przemysłowych (tutaj przemysł koncentruje się wokół wydobywania i wykorzystania czarnego węgla kopalnie, elektrownie, koksownie, przemysł maszynowy, itp.), z rolnictwa i usług. Fakt ten odzwierciedla się w niskiej jakości powietrza. Epizody podwyższonych stężeń zanieczyszczeń pyłowych powietrza nadchodzące zimą były jednym z podstawowych problemów badania w ramach projektu AIR SILESIA. Są one w dużym stopniu ustalane warunkami meteorologicznymi w tym obszarze, co oznacza zarówno sytuację baryczną (typ cyrkulacji atmosferycznej), oraz lokalne warunki meteorologiczne, mierzone państwowymi sieciami stacji meteorologicznych po obu stronach granicy. Dlatego zgodnie z różą stężenia zanieczyszczeń powietrza w niektórych sytuacjach dochodzi do transmisji z Czech, a w innym przypadku przenoszenia zanieczyszczeń z Polski. W szczególności w ramach projektu transmisją interesowało się Zadanie nr 8: Ocena transgranicznego transportu zanieczyszczeń. Pełne teksty raportów eksperckich ze Zadania nr 1: Identyfikacja problemów jakości powietrza w badanym obszarze i ze Zadania nr 8: Ocena transgranicznego transportu zanieczyszczeń są dostępne na stronie internetowej Str. 15

www.air-silesia.eu lub u partnerów projektu. Podstawą dla oceny poziomów zanieczyszczenia powietrza, która jest również używana do poprawienia wyników w ramach modelowania systemem ADMOSS są dane z monitoringu zanieczyszczeń powietrza. Stacje monitorowania zanieczyszczeń powietrza i zmierzone średnie roczne stężenia pyłu zawieszonego PM10 w tych stacjach w latach 2006 i 2010 przedstawia. Źródłem zmierzonych danych są Český hydrometeorologický ústav (ČHMÚ) i Wojewódzki Inspektorat Ochrony Środowiska (WIOŚ). Rozmieszczenie stacji monitorowania przedstawia Rys. nr 4. Str. 16

Tab. nr 2: Wyniki monitoringu zanieczyszczeń na stacjach pomiarowych w badanym obszarze Kod stacji Nazwa Klasyfikacja Średnie roczne stężenie PM 10 [μg/m 3 ] 2006 2010 PL0217A Głubczyce B/U/R 39.1 - PL0218A Kedzierzyn-Koźle B/U/R 52.4 44.0 PL0234A M. Bielsko-Biala B/U/R 49.4 43.0 PL0239A M. Rybnik B/U/R 72.5 70.6 PL0241A Wodzisław Śląski B/U/R 72.6 67.6 PL0240 Pszczyna B/U/R - 65.7 TBKR Bílý Kříž B/R/N-REG 19.0 17.8 TBOM Bohumín B/S/RI 63.4 63.9 TCEL Čeladná B/R/N 30.8 31.4 TCER Červená B/R/N 20.0 19.9 TCTN Český Těšín B/U/R 60.5 53.5 TFMI Frýdek-Místek B/S/R 43.8 45.8 THAR Havířov B/U/R 54.6 52.9 TKAO Karviná-ZÚ T/U/R 47.6 50.4 Str. 17

TKAR Karviná B/U/R 56.7 54.3 TNUJ Návsí u Jablunkova B/R/N 41.1 39.6 TOBA Ostrava-Bartovice I/S/IR 63.7 61.7 TOCB Ostrava-Českobratrská T/U/CR 54.1 50.5 TOFF Ostrava-Fifejdy B/U/R 46.9 51.3 TOPO Ostrava-Poruba/ČHMÚ B/S/R 37.5 39.9 TOPR Ostrava-Přívoz I/U/IR 56.4 52.1 TORV Orlová B/U/R 58.0 51.0 TOVK Opava-Kateřinky B/U/R 44.4 38.9 TSTD Studénka B/R/A-NCI 41.1 43.8 TTRK Třinec-Kanada B/U/R 39.5 43.6 TTRO Třinec-Kosmos B/U/R 42.8 44.9 TVER Věřňovice B/R/AI-NCI 64.1 66.1 TOZR Ostrava-Zábřeh B/U/R 43.6 51.0 TOMH Ostrava-Marianské Hory I/U/IR - 40.2 TOPU Ostrava-Poruba IV. B/U/R - 28.6 TZBY Zbyslavice B/R/RA-NCI - 36.2 Uwaga: Wartości zaznaczone na czerwono przekraczają roczny dopuszczalny poziom zanieczyszczenia powietrza 40 μg/m 3. Str. 18

Rys. nr 4: Lokalizacja stacji pomiarowych Str. 19

4 Charakterystyka źródeł zanieczyszczenia Źródła zanieczyszczenia powietrza określone przez ustawę (zákon ČR č. 201/2012 Sb.[3].) są podziolone na: Źrodła stacjonarne, czyli integrowane, niepodzielne, stacjonarne jednostki techniczne lub czynności, które zanieczyszczają lub mogłyby zanieczyszczać powietrze. Źródła mobilne, czyli samoporuszające się i inne ruchome, ewentualnie przenośne techniczne jednostki wyposażone w silnik spalinowy, jeśli on służy do własnego napędu albo jest wbudowany jako niepodzielna część wyposażenia technologicznego. Spalinowe źródła stacjonarne, czyli źródła stacjonarne, w których paliwa się utleniają w celu wykorzystania wypuszczonego ciepła. Dla celów modelowania jest jako źródło używany pojedynczy komin lub rura wydechowa. Dlatego ten raport używa terminu źródło w tym sensie (o ile nie zaznaczono inaczej). Dla celów modelowania są źródła antropogenne podzielone w zależności od ich charakteru, na trzy podstawowe grupy: Źródła przemysłowe Ogrzewanie indywidualne Ruch samochodowy Przemysłoweźródła do celów modelowania reprezentowane przez punkty (komin, rura wydechowa) znajdujące się w układzie współrzędnych S-JTSK. Stacjonarne źródła spalinowe o niskiej mocy, tzw. ogrzewanie indywidualne, są reprezentowane przez sieć źródeł punktowych o wielkości komórky 200 m. Źródła mobilne, w tym przypadku ruch drogowy, są reprezentowane przez sieć źródeł liniowych, które kopiują przebieg sieci drogowej. Str. 20

Modelowania w systemie ADMOSS w ramach zadania nr 5 obejmują wszystkie grupy źródeł zanieczyszczeń powietrza po obu stronach granicy, ktore zostaly opracowane w ten sam sposób na jednolite bazy danych w ramach Zadania nr 3: Inwentaryzacja i charakterystyka źródeł zanieczyszczeń. Sprawozdanie końcowe z realizacji tego zadania i dane wejściowe źródeł wykorzystane do modelowania są dostępne na stronie internetowej www.air-silesia.eu lub u partnerów projektu. 4.1 Źródła przemysłowe 4.1.1 Źródła przemysłowe po czeskiej stronie modelowanego terenu Dane dotyczące źródeł zanieczyszczenia powietrza w Czechach są dostępne w formacie cyfrowym w bazie danych REZZO. Administratorem tej bazy danych jest partner projektu ČHMÚ. Dane wykorzystywane w tej bazie danych pochodzą z Podsumowującej ewidencji operacyjnej źródeł zanieczyszczenia powietrza w danym roku. Dane dotyczące źródeł zanieczyszczeń powietrza były w latach 2006 i 2010 dostarczone w formie tabel eksportowanych z relacyjnej bazy danych, która przechowuje wszystkie dane potrzebne do modelowania dyspersji zanieczyszczeń dla poszczególnych kominów/rur wydechowych. Dostarczone dane zostały zweryfikowane według bazy danych opłat biura morawsko-śląskiego kraju. Charakter przestrzenny tych danych jest dany pozycją kominów lub rur wydechowych. Baza danych REZZO zazwyczaj dysponuje współrzędnymi źródeł lub adresem pracowni. Lokalizacja została na podstawie doświadczeń z poprzednich badań przeanalizowana i dostosowywana do zdjęć lotniczych lub wedlug lokalnych badań. W modelowaniu po czeskiej stronie były zawarte wszystkie źródła przemysłowe (według uprzedniego prawodawstwa kategorie bardzo duże, duże źródła i środkowe źródła), do poszczególnych kominów oraz rur wydechowych, które Str. 21

znajdują się w obszarze zainteresowania i w promieniu 50 kilometrów od jego granicy. Dane wykorzystane do modelowania są dostępne na stronie internetowej projektu www.air-silesia.eu. Z opracowania danych podstawowych wynika, że od 2006 r. po czeskiej stronie w obszarze zainteresowania i 50 km od granicy obszaru zainteresowania było w sumie 3793 przemysłowych źródeł zanieczyszczeń powietrza, które produkowaly emisje pyłu zawieszonego PM10. W 2010 roku było 2025 źródeł przemysłowych. Dystrybucję źródeł przemysłowych w obszarze zainteresowania w obu latach przedstawiono w postaci map z treścią profesjonalną w należącym do niniejszego raportu Załączniku map. 4.1.2 Źródła przemysłowe po polskiej stronie modelowanego terenu Dane dotyczące przemysłowych źródeł zanieczyszczeń powietrza po polskiej stronie zostały dostarczone z różnych źródeł, a więc w bardzo różnej jakości oraz w różnych formatach. Były to głównie bazy danych organów wojewódzkich, bazy danych WIOŚ, bazy danych partnerów itp. Dane za rok 2006 zostały dostarczone przez województwo śląskie w uogólnieniu dla całego zakładu. W województwie opolskim podobnie, jednakże zostały dostarczone dane z 2005 roku. Szczegółowe informacje z dokładnością do poszczególnych rur wydechowych nie udało się w tym roku uzyskać. Zgodnie z dodatkowymi kontrolami źródła były w większości zlokalizowane właściwie na terenie ośrodka produkcyjnego, w innych przypadkach były zrealizowane dodatkowe lokalizacje. Parametry techniczne potrzebne do modelowania były w różnych zakładach wymienione. W województwie opolskim zostały dostarczone dane dla poszczególnych kominów oraz rur wydechowych w ramach fabryki, źródła nie były zlokalizowane. W związku z tym były przeprowadzone dodatkowe lokalizacje rur wydechowych w ramach zakładówprzemysłowych. Niektórym źródłom również Str. 22

brakowało technicznych parametrów źródeł niezbędnych do modelowania. Zostały one uzupełnione oceną ekspertów w oparciu o doświadczenia z modelowaniem podobnych typów źródeł. Dane dostarczone za 2010 rok na polskiej części obszaru okazały się bardzo problematyczne i ponad rok opóźniły zakończenie zadania nr 3. Z województwa śląskiego w 2010 roku dostarczono dane poszczególnych urządzeń, ale bez lokalizacji i z niekompletnymi parametrami technicznymi potrzebnymi do modelowania. Współrzędne zostały dostarczone wraz z danymi dotyczącymi źródeł dla tego województwa, które były aktualne w 2009 roku. Jednak ze względu na niejednoznaczność identyfikatorów nie było możliwe ze sobą połączyć bazy danych. Setki źródeł zostało więc zlokalizowanych ręcznie. Podobnie były dodawane parametry techniczne źródeł. Podobnie było z danymi za rok 2010 na terenie województwa małopolskiego. Dane nie były zlokalizowane. Dodatkowo była wykonana lokalizacja i dopełnienie brakujących parametrów technicznych. Dane województwa opolskiego w 2010 roku zostały dostarczone tylko w przypadku małych źródeł przemysłowych, dane z głównych źródeł przemysłowych zostały dostarczone tylko za rok 2008. Dane te okazały się identyczne z pierwotnie dostarczonymi danymi z 2006 roku. Dane o źródłach zanieczyszczeń w 2010 roku zostały oszacowane według publicznie dostępnych informacji na temat firm w Internecie, z rocznych sprawozdań itp. Emisje były zawsze wyszukiwane dla całej firmy, a te były rozdzielone na poszczególne źródła w zależności od wagi tego źródła w 2006 roku. Dodatkowa lokalizacja źródeł została przeprowadzona w środowisku GIS z wykorzystaniem cyfrowo przetworzonych zdjęć lotniczych (ortofotomap). Cały proces dodatkowej lokalizacji i dodawania parametrów technicznych był bardzo pracochłonny i czasochłonny. Stopniowo zostały opracowane setki urządzeń Str. 23

wydechowych. Praca ta była niezbędna, by zasady modelowania źródeł przemysłowych były porównywalne z zasadami po stronie czeskiej. Prawidłowo zlokalizowane źródła z dopasowanymi parametrami technicznymi są ważne z punktu widzenia porównywalności wyników modelowania dla tychże oraz dla niskich źródeł, takich jak transport i ogrzewanie indywidualne. W modelowaniu po polskiej stronie zastały zawarte wszystkie źródła przemysłowe, które znajdują się na obszarze zainteresowania oraz 50 km od jego granicy, z dokładnością na jaką pozwoli jakość dostarczonych danych. Dane wykorzystane do modelowania są dostępne na stronach internetowych projektu www.air-silesia.eu. Z opracowania podstawowych danych wynika, że od 2006 roku w polskiej części obszaru w odległości do 50 km od jego granicy, znajdowało się w sumie 1200 przemysłowych źródeł zanieczyszczenia powietrza, które produkowały emisje pyłu zawieszonego PM10. W 2010 roku było 1598 źródeł przemysłowych. Rozmieszczenie źródeł przemysłowych w obszarze zainteresowania dla obu lat przedstawiono w postaci map z treścią profesjonalną w załączniku map do niniejszego raportu. 4.2 Ogrzewanie indywidualne Ogrzewanie indywidualne jest stacjonarnym źródłem spalinowym do lokalnego ogzewania pomieszczeń mieszkalnych (mieszkań czy domów). Ze względu na ich dużą liczbę, położenie w dzielnicach mieszkaniowych, stosunkowo niskie kominy, moc wygrzewczą, użyte paliwo i niższe jakości urządzeń do spalania wytwarzają istotną grupę źródeł zanieczyszczeń powietrza. Prawo od operatorów ogrzewania indywidualnego nie wymaga sporządzenia raportu. Jedyną powinnością wymaganą prawnie jest obsługiwanie źródeł zanieczyszczeń powietrza zgodnie z warunkami w odniesieniu do funkcjonowania Str. 24

tych urządzeń. Operatorzy lokalnego ogrzewania nie są zobowiązani do zgłaszania rodzaju i ilości zużycia paliwa, więc nie ma kompleksowej bazy danych z tymi informacjami lub informacji o lokalizacji tych palenisk. Biorąc pod uwagę znaczenie tych źródeł, była na Katedrze Ochrony Środowiska w Przemyśle, Wydziale Metalurgii i Inżynierii Materiałowej, VŠB-TU Ostrawa opracowana metodologia analizy ich dystrybucji w dzielnicach mieszkalnych i reprezentacji poprzez sieć źródeł punktowych. W zakresie tak obszernego terenu, który obejmuje projek AIR SILESIA, nie można bezpośrednio zlokalizować poszczególnych kominów ogrzewania indywidualnego. 4.2.1 Analiza dystrybucji ogrzewania indywidualnego Za pomocą systemu GIS przeprowadzono analizę dystrybucji ogrzewania lokalnego. Najpierw zostały w przestrzennej warstwie cyfrowej zabudowy zidentyfikowane obiekty, które przedstawiały domy rodzinne. Było to oparte na założeniu, że domy rodzinne są reprezentowane przez poligony o określonej Wielkość ta została zweryfikowana poprzez analizę zdjęć lotniczych i dla terenu została ustalona na 220 m 2. Patrz Rys. nr 5. Wybrane poligony zostały zastąpione prawidłową siecią kwadratowych komórek o wielkości 200 m, które pokrywają cały obszar, w którym znajduje się ogrzewanie indywidualnego. Sieć ta zastępuje obszar domów rodzinnych. Każdej komórce siatki została dopasowana taka masa, która odpowiadała ilości domów rodzinnych na tym terenie. Str. 25

Rys. nr 5: Analiza rozmieszczenia domów rodzinnych Dla obszarów miejskich typowy jest inny rodzaj ogrzewania lokalnego lokalne ogrzewanie mieszkań w budynkach mieszkalnych (tzw. ogrzewanie etażowe). Ich emisje są lokalizowane na obszarach z dużymi budynkami mieszkalnymi i w ten sposób nie można ich zidentyfikować. Można je jednak znaleźć dzięki innej analizie przestrzennej w systemie GIS. Po obliczeniu emisji dla każdego kwadratu mogą być Str. 26

zidentyfikowane kwadraty z relatywnie wysokimi emisjami i małą ilością domów rodzinnych. W tych okolicach jest według zdjęć lotniczych możliwość lokalizacji budynków mieszkalnych z ilością kominów na dachach. Poligony, które reprezentowały te domy, zostały następnie dodane do warstwy domów rodzinnych. Ponownie została przeprowadzona generalizacja w danej siatce o stronie komórki 200 m. 4.2.2 Emisje z ogrzewania indywidualnego Emisjami ogrzewania lokalnego szczegółowo interesował się projekt Polepszenie jakości powietrza w regionie przygranicznym Czechy-Polska i (CZ.3.22/1.2.00/08.00104). W ramach tego projektu została ujednolicona metodologia określająca emisje pyłu zawieszonego PM10 z ogrzewania indywidualnegopo obu stronach granicy. Metodologia ta jest szczegółowo opisana w sprawozdaniu technicznym z projektu: Metodologia ustalenia emisji frakcji pyłu zawieszonego PM10 i PM2,5 ze spalania paliw w źródłach ciepła ogrzewających budynki mieszkalne [4]. Wyniki projektu dostępne są na stronach internetowych www.cleanborder.eu. W ramach projektu AIR SILESIA zostały wykorzystane wyniki tego projektu. Ogrzewaniu indywidualnegona tym terenie zostały przypisane emisje określone w tym projekcie. Zostały przeliczone dla źródeł lokalnego ogrzewania otrzymane w tym procesie i aktualizowene według warunków meteorologicznych z 2010 roku zgodnie z obowiązującą metodologią ČHMÚ [5] i [6]. Pierwotny zamiar wykorzystania Spisu Powszechnego ludzi, domów rodzinnych i mieszkań 2011 do aktualizacji wyników nie udał się, ponieważ w chwili zakończenia prac Zadania nr 3 nie były dostępne szczegółowe wyniki. Str. 27

4.2.3 Reprezentacja ogrzewania indywidualnego źródłami powierzchniowymi Na warstwę poligonów, otrzymaną dzięki analizie rozkładu ogrzewań indywidualnych, zostały rozdzielone emisje. Dopasowane dane dotyczące emisji były w celu modelowania reprezentowane przez prawidłową sieć kwadratową ze źródeł o krawędzi kwadratu 200 m. Wartości emisji w każdej komórce tej siatki odpowiadają sumie obliczonych emisji z domów rodzinnych, których środki znajdują się w tej komórce. Każda z komórek siatki tworzy kwadratowe źródło zanieczyszczeń powietrza. Patrz Rys. nr 6. Rozmieszczenie emisji z ogrzewania indywidualnego w badanym obszarze dla obu lat przedstawiono w postaci map o specjalistycznej treści w załączniku map do niniejszego raportu. Dane wykorzystane do modelowania są dostępne na stronach internetowych projektu www.air-silesia.eu. Rys. nr 6: Reprezentacja ogrzewania indywidualnego źródłami powierzchniowymi Str. 28

4.3 Ruch samochodowy Zwłaszcza w miastach jest ważnym źródłem zanieczyszczeń powietrza ruch samochodowy. Określenie emisji źródeł ruchomych zależy głównie od oceny danych dotyczących emisji z transportu drogowego i jego struktury i natężenia. Dane te można uzyskać z różnych źródeł, głównie z regularnego spisu ruchu drogowego przeprowadzonego przez Ředitelství silnic a dálnic České republiky (Dyrekcję Dróg i Autostrad Republiki Czeskiej) i różnych analiz ruchu drogowego. Ze względu na niewystarczającą gęstość zliczonych odcinków w ramach realizacji Zadania nr 3 został przez firmę UDIMO spol. s r. o. przetworzony model ruchu samochodowego dla całego obszaru zainteresowania. Intensywność transportu niezaliczonych odcinków dla całego obszaru zainteresowania oddzielnie dla Str. 29

samochodów osobowych i ciężarówek, została doliczona według modelu ruchu drogowego. Model ruchu drogowego dla ciężarówek był modelowany dla lekkich samochodów ciężarowych, ciężarówek i autobusów razem, na podstawie ilości pracowników według oddziałów OKEČ bądź EKD. Latami modelowania były 2005, 2006 i 2010. Czas modelowy pojazdu wynosił 24 godziny z kalibracją spisu ruchu drogowego ŘSD ČR 2005 i 2010. Do opracowania modelu użyto software Omnitrans. Powstałym modelem szczegółowo interesuje się raport techniczny firmy UDIMO [7]. Model ruchu drogowego został uzupełniony przez dotychczasowe szczegółowe modele transportu miejskiego (Ostrawa, Opawa). W innych miastach liczących ponad 20 tysięcy mieszkańców został uzupełniony przez analizę w GIS i metodykę oszacowania przejazdu pojazdów na niezaliczonych odcinkach. Danymi wejściowymi do obliczeń emisji z transportu samochodowego były informacje na temat natężenia ruchu przeliczone na ilość przejeżdżających samochodów osobowych, samochodów dostawczych i ciężarówek, jak również informacje o prędkości przejeżdżających samochodów. Ilość emisji pojazdów zależy od wielu parametrów, takich jak parametry techniczne pojazdu (rodzaj silnika), stosowanego paliwa, rodzaju i stanu technicznego komunikacji, trybu jazdy, natężenia ruchu na poszczególnych odcinkach drogi na danym obszarze. Dane te zostały uzyskane z Centrálního registru vozidel ČR (Centralnego Rejestru Pojazdów RC) [8] bądź Głównego urzędu statystycznego w Polsce. Emisje pojazdów zostały określone przez obliczenia za pomocą wskaźników emisji. W transporcie wskaźnik emisji. [g.km -1.pojazd -1 ] wyraża się jako wielkość wskazująca ilość zanieczyszczeń pozostawionych w powietrzu przez jeden pojazd, który pokona odcinek 1 km. Wartości emisji zostały uzyskane przez Program MEFA v. 06 (ATEM, DINPROJEKT, VŠCHT Praha). Ich wartość dla danego roku zależy od technicznego i legislacyjnego rozwoju w dziedzinie transportu drogowego i kategorii Str. 30

pojazdu. Obliczanie wskaźników emisji dla pojazdów silnikowych wymagało następujących danych wejściowych: Rok obliczeniowy; kategoria pojazdów - pojazdy dwukołowe, samochody osobowe (OA), lekkie ciężarówki (LNA), ciężkie ciężarówki (TNA), autobus (BUS); paliwo - benzyna, olej napędowy, sprężony gaz ziemny (CNG), autogaz (LPG), napęd paliwami gazowymi - LPG i CNG jest brany pod uwagę tylko w przypadku pojazdów kategorii OA ; poziomy emisji - konwencjonalny, EURO 1, EURO 2, EURO 3, EURO 4, EURO 5 (kategoria konwencjonalna odnosi się do pojazdów spełniających wartości graniczne emisji mające zastosowanie przed poziomami emisji EURO). Do obliczenia emisji zostały wykorzystane poziomy konwencjonalne i EURO 1-4 i podłużne nachylenia drogi wynikające z analizy w GIS. Współczynniki emisji dla emisji spalin EURO 5 nie zostały jeszcze oficjalnie opublikowane. Ich realizację w MEFA v. 06 zaplanowano na 2012 r., ale w momencie zakończenia Zadania nr 3 nie były dostępne. Dla pojazdów EURO 5 były więc użyte współczynniki emisji dla poziomu EURO 4. Czynniki emisji podano w poniższych tabelkach. Tab. nr 1: Wskaźniki emisji na rok obliczeniowy 2006 i konwencjonalny poziom emisji Wskaźnik emisji na rok obliczeniowy 2006 Substancja Konwencjonalny Prędkość [g/km] [km/h] Samochody osobowe LNA TNA BUS Benzyna Diesel LPG Diesel Diesel Diesel PM 10 30 0.0013 0.3271 0.0013 0.791 3.9424 4.6225 Str. 31

50 0.0016 0.3089 0.0016 0.6617 2.7379 3.4698 70 0.0023 0.328 0.0023 0.6413 2.4243 3.8538 90 0.004 0.3159 0.004 0.7905 2.3372 5.8756 110 0.0068 0.4363 0.0068 1.1675 2.3372 5.8756 Tab. nr 2: Wskaźniki emisji na rok obliczeniowy 2010 i konwencjonalny poziom emisji Substancja PM 10 Prędkość [km/h] Wskaźnik emisji na rok obliczeniowy 2010 Konwencjonalny [g/km] Samochody osobowe LNA TNA BUS Benzyna Diesel LPG Diesel Diesel Diesel 30 0.0013 0.3271 0.0013 0.6891 3.8442 4.6225 50 0.0016 0.3089 0.0016 0.6412 2.6697 3.4698 70 0.0023 0.328 0.0023 0.6026 2.364 3.8538 90 0.004 0.3159 0.004 0.7095 2.302 5.8756 110 0.0068 0.4363 0.0068 1.0697 Tab. nr 3: Wskaźniki emisji na rok obliczeniowy 2006 i poziom emisji EURO 1 Substancja PM 10 Prędkość [km/h] Wskaźnik emisji na rok obliczeniowy 2006 EURO 1 [g/km] Samochody osobowe LNA TNA BUS Benzyna Diesel LPG Diesel Diesel Diesel 30 0.0005 0.1272 0.0005 0.27 2.3134 1.26 50 0.0005 0.1636 0.0005 0.2376 1.6204 0.6462 70 0.0008 0.1561 0.0008 0.2653 1.4325 0.616 90 0.0014 0.1377 0.0014 0.3317 1.3983 1.4998 110 0.0023 0.2008 0.0023 0.4284 1.3742 2.3835 Tab. nr 4: Wskaźniki emisji na rok obliczeniowy 2010 i poziom emisji EURO 1 Substancja Prędkość [km/h] Wskaźnik emisji na rok obliczeniowy 2010 EURO 1 [g/km] Samochody osobowe LNA TNA BUS Benzyna Diesel LPG Diesel Diesel Diesel PM 10 50 0.0005 0.1825 0.0005 0.2215 1.5364 0.6462 30 0.0005 0.1311 0.0005 0.2515 2.1934 1.26 70 0.0008 0.1791 0.0008 0.2452 1.3582 0.616 Str. 32

90 0.0014 0.147 0.0014 0.3064 1.3258 1.4998 110 0.0023 0.2107 0.0023 0.3995 Tab. nr 5: Wskaźniki emisji na rok obliczeniowy 2006 i poziom emisji EURO 2 Substancja PM 10 Prędkość [km/h] Wskaźnik emisji na rok obliczeniowy 2006 EURO 2 [g/km] Samochody osobowe LNA TNA BUS Benzyna Diesel LPG Diesel Diesel Diesel 30 0.0005 0.0697 0.0005 0.1337 0.6076 0.3637 50 0.0005 0.07 0.0005 0.1165 0.4266 0.1834 70 0.0008 0.0527 0.0008 0.1301 0.3745 0.1611 90 0.0014 0.0604 0.0014 0.1634 0.3767 0.3881 110 0.0023 0.1037 0.0023 0.2126 0.3898 0.6219 Tab. nr 6: Wskaźniki emisji na rok obliczeniowy 2010 i poziom emisji EURO 2 Substancja PM 10 Prędkość [km/h] Wskaźnik emisji na rok obliczeniowy 2010 EURO 2 [g/km] Samochody osobowe LNA TNA BUS Benzyna Diesel LPG Diesel Diesel Diesel 30 0.0005 0.0704 0.0005 0.1299 0.5755 0.3496 50 0.0005 0.0709 0.0005 0.1122 0.4027 0.173 70 0.0008 0.0535 0.0008 0.125 0.3539 0.1372 90 0.0014 0.0611 0.0014 0.1575 0.3565 0.3258 110 0.0023 0.1048 0.0023 0.2058 Tab. nr 7: Wskaźniki emisji na rok obliczeniowy 2006 i poziom emisji EURO 3 Substancja PM 10 Prędkość [km/h] Wskaźnik emisji na rok obliczeniowy 2006 EURO 3 [g/km] Samochody osobowe LNA TNA BUS Benzyna Diesel LPG Diesel Diesel Diesel 30 0.0005 0.0277 0.0005 0.06 0.3193 0.2405 50 0.0005 0.0382 0.0005 0.0527 0.2237 0.1631 70 0.0008 0.0373 0.0008 0.0566 0.1976 0.1999 90 0.0014 0.0309 0.0014 0.0721 0.1929 0.3577 110 0.0023 0.0444 0.0023 0.0968 0.1929 0.3577 Tab. nr 8: Wskaźniki emisji na rok obliczeniowy 2010 i poziom emisji EURO 3 Substancja Prędkość [km/h] Wskaźnik emisji na rok obliczeniowy 2010 EURO 3 [g/km] Samochody osobowe LNA TNA BUS Benzyna Diesel LPG Diesel Diesel Diesel PM 10 50 0.0005 0.0393 0.0005 0.051 0.2227 0.144 30 0.0005 0.028 0.0005 0.0587 0.3178 0.2394 70 0.0008 0.0387 0.0008 0.054 0.1967 0.1573 Str. 33

90 0.0014 0.0316 0.0014 0.0674 0.192 0.3118 110 0.0023 0.0453 0.0023 0.0919 Tab. nr 9: Wskaźniki emisji na rok obliczeniowy 2006 i poziom emisji EURO 4 Substancja PM 10 Prędkość [km/h] Wskaźnik emisji na rok obliczeniowy 2006 EURO 4 [g/km] Samochody osobowe LNA TNA BUS Benzyna Diesel LPG Diesel Diesel Diesel 30 0.0005 0.0186 0.0005 0.06 0.0934 0.0632 50 0.0005 0.0206 0.0005 0.0527 0.0659 0.0524 70 0.0008 0.0213 0.0008 0.0566 0.0577 0.0742 90 0.0014 0.0225 0.0014 0.0704 0.0579 0.1171 110 0.0023 0.0262 0.0023 0.095 0.0579 0.1171 Tab. nr 10: Wskaźniki emisji na rok obliczeniowy 2010 i poziom emisji EURO 4 Substancja PM 10 Prędkość [km/h] Wskaźnik emisji na rok obliczeniowy 2010 EURO 4 [g/km] Samochody osobowe LNA TNA BUS Benzyna Diesel LPG Diesel Diesel Diesel 30 0.0005 0.0186 0.0005 0.0327 0.0934 0.0632 50 0.0005 0.0206 0.0005 0.0288 0.0659 0.0524 70 0.0008 0.0213 0.0008 0.0317 0.0577 0.0213 90 0.0014 0.0225 0.0014 0.0396 0.0579 0.1171 110 0.0023 0.0262 0.0023 0.052 Pojazdom zostały przydzielone, zgodnie z rokiem produkcji, poziomy emisyjne a według reprezentacji procentowej pojazdów zostały obliczone wskaźniki emisji obejmujące statyczną flotę samochodową. Na podstawie tego podziału obliczono wskaźniki emisji łącznie ze statyczną flotą samochodową pokazano w Tab. nr 11 i Tab. nr 12. Tab. nr 11: Obliczone faktory emisyjne na rok 2006 z uwzględnieniem statystycznego składu floty samochodowej Substancja Prędkość [km/h] Faktor emisyjny z uwzględnieniem statystycznego składu floty samochodowej [g/km] Samochody osobowe LNA TNA BUS Str. 34

PM 10 Benzyna Diesel LPG Diesel Diesel Diesel 30 0.0008 0.1467 0.0008 0.2780 1.2208 2.1241 50 0.0009 0.1478 0.0009 0.2368 0.8513 1.5465 70 0.0013 0.1480 0.0013 0.2423 0.7525 1.7068 90 0.0022 0.1427 0.0022 0.3011 0.7323 2.6935 110 0.0037 0.2042 0.0037 0.4226 0.7325 2.8158 Tab. nr 12: Obliczone faktory emisyjne na rok 2010 z uwzględnieniem statystycznego składu floty samochodowej Substancja PM 10 Prędkość [km/h] Faktor emisyjny z uwzględnieniem statystycznego składu floty samochodowej [g/km] Samochody osobowe LNA TNA BUS Benzyna Diesel LPG Diesel Diesel Diesel 30 0.0007 0.1030 0.0007 0.1201 1.5600 1.1966 50 0.0007 0.1070 0.0007 0.1073 1.0851 0.8614 70 0.0011 0.1062 0.0011 0.1117 0.9601 0.9304 90 0.0019 0.1016 0.0019 0.1371 110 0.0032 0.1453 0.0032 0.1888 0.9371 1.5109 Tak otrzymane wskaźniki emisji zostały według analizą otrzymanego kąta pochylenia jezdni pomnożone przez odpowiedni współczynnik, który został określony przy użyciu Programu MEFA v. 06 (ATEM, DINPROJEKT, VŠCHT Praha) na podstawie wskaźników emisji dla każdego kąta pochylenia jezdni. Współczynniki te są przedstawione w poniższej Tab. nr 9. Tab. nr 13: Współczynniki do korekty faktorów emisyjnych według kąta pochylenia jezdni Zmiana pochylenia TZL Str. 35

[%] OA LNA TNA 0 1,0000 1,0000 1,0000 1 1,0028 1,0150 1,0242 2 1,0106 1,0608 1,0911 3 1,0240 1,1417 1,1868 4 1,0427 1,2633 1,2952 5 1,0672 1,4358 1,4045 6 1,0975 1,6725 1,5075 7 1,1349 1,9925 1,6020 8 1,1787 2,4200 1,6877 9 1,2302 2,9892 1,7657 10 1,2896 3,7467 1,8377 Z danych Centralnego Rejestru Pojazdów RC [8], oraz Głównego urzędu statystycznego w Polsce zostały dalej według procentowej reprezentacji poszczególnych rodzajów samochodów i rodzajów paliwa obliczone łączne czynniki emisyjne. Patrz Tab. nr 16 i Tab. nr 15. Tab. nr 14: Obliczone łączne czynniki emisyjne na rok 2006 Substancja PM 10 Prędkość [km/h] Łączne czynniki emisyjne włącznie ze statycznym składem floty samochodowej [g/km] OA Ciężarówki 30 0.0212 1.2659 50 0.0214 0.8861 70 0.0218 0.8002 90 0.0219 0.8303 110 0.0318 0.8366 Tab. nr 15: Obliczone łączne czynniki emisyjne na rok 2010 Substancja PM 10 Prędkość [km/h] Łączne czynniki emisyjne włącznie ze statycznym składem floty samochodowej [g/km] OA Ciężarówki 30 0.0240 0.6154 50 0.0250 0.4448 70 0.0251 0.4123 90 0.0247 0.4489 110 0.0356 0.4822 Niniejszą procedurą zostały obliczone emisje spalania przypisane do poszczególnych odcinków komunikacji. Do tych emisji zostały następnie dodane emisje ze ścierania nawierzchni dróg, hamulców i opon. Autorem tego obliczenia jest Str. 36

partner ČHMÚ. Obliczenia oparto na metodologii U.S. EPA AP 42. Modelowanymi źródłami zanieczyszczeń powietrza są w przypadku ruchu drogowego odcinki komunikacji. Środki tych odcinków odpowiadają lokalizacji źródeł, które zostały wykorzystane jako wejście do modelowania zanieczyszczenia powietrza. Optymalna wielkość tych odcinków została przetestowana w poprzednich badaniach. Dla obszaru modelowania została określona optymalna wielkość 50 m. Rozkład emisji z transportu w badanym obszarze dla obu lat przedstawiono w postaci map ze specjalistyczną treścią w załączniku map do niniejszego raportu. Dane wykorzystane do modelowania są dostępne na stronach internetowych projektu www.air-silesia.eu. Str. 37

4.4 Podsumowanie wszystkich modelowanych grup emisji Podsumowanie danych na temat emisji z poszczególnych grup źródeł zanieczyszczeń powietrza są wymienione na modelowane lata 2006 i 2010 w Tab. nr 16. Tab. nr 16: Podsumowanie emisji pyłu zawieszonego PM 10 wg poszczególnych kategorii źródeł w latach 2006 i 2010 Grupa źródeł Emisje PM 10 [t/rok] 2006 Emisje PM 10 [t/rok] 2010 Czeska strona Polska strona Czeska strona Polska strona Źródła przemysłowe w obszarze 3667 6684 2092 4239 Źródła przemysłowe poza obszarem 490 7939 223 9161 Ogrzewanie lokalne 1695 8829 1589 8610 Transport 1134 1083 911 961 Str. 38

5 Metoda obliczenia W większości krajów jest obecnie rozproszenie zanieczyszczeń w przyziemnej warstwie atmosfery modelowane za pomocą modeli dyfuzyjnych opartych na aplikacji statystycznej teorii turbulencyjnej dyfuzji Suttona. Ta teoria jest podstawą najczęściej stosowanych modeli rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń, które są często modyfikacją podstawowe funkcji Suttona. Na teorii dyfuzji Suttona opiera się również metoda referencyjna SYMOS'97, która została wykorzystana w tym badaniu dyspersji [9], [10] Prawdopodobnie najważniejszym czynnikiem ograniczającym modelowania dyspersji zanieczyszczeń w powietrzu jest jego złożoność obliczeniowa. Pomyślnie stosowanym rozwiązaniem tego problemu okazało się rozłożenie zadań obliczeniowych do większej ilości mniejszych, prostszych zadań, które są następnie zliczane jednocześnie na wielu procesorach klastra równoległego. Używany model matematyczny SYMOS'97 jest modelem rodzaju "źródło - receptor", czyli obliczenie stężeń zanieczyszczeń zależy od danego zbioru źródeł i obliczane są w określonym zbiorze punktów referencyjnych, tzw. receptorów. Obliczenia są wykonywane tak, że dla każdej pary źródło - receptor jest obliczone zanieczyszczenie z wybranego źródła zanieczyszczeń w miejscu, gdzie znajduje się receptor. Zawartość zanieczyszczeń w miejscu receptora to suma wkładów poszczególnych źródeł. Do podziału zadań obliczeniowych w systemie ADMOSS został wybrany sposób, który składa się z podziału zbioru źródeł w zależności od ich pozycji do kilku małych grup, i wynik końcowy uzyskiwany jest przez dodanie poszczególnych zadań. Ten podział lepiej odzwierciedla rzeczywistą sytuację, w której całkowita zawartość zanieczyszczeń spowodowana jest sumą wpływu poszczególnych źródeł. Str. 39