Prognozowanie zasięgu zapachowej uciąŝliwości emitorów

ZACHODNIOPOMORSKI UNIWERSYTET TECHNOLOGICZNY W SZCZECINIE WYDZIAŁ TECHNOLOGII I INśYNIERII CHEMICZNEJ KIERUNEK STUDIÓW: InŜynieria Chemiczna i Procesowa SPECJALNOŚĆ: Zarządzanie i eksploatacja w systemach produkcyjnych Instytut InŜynierii Chemicznej i Procesów Ochrony Środowiska MAGDALENA IWAN Prognozowanie zasięgu zapachowej uciąŝliwości emitorów Praca magisterska wykonana w Zakładzie Ekologicznych Podstaw InŜynierii Środowiska pod kierunkiem: prof. dr hab. inŝ. Joanny Kośmider SZCZECIN 2009

Streszczenie Celem pracy było określenie zapachowej jakości powietrza w otoczeniu fermy tuczu trzody chlewnej na podstawie doświadczalnie określonych wartości wskaźnika emisji zapachowej (Fq od [ou E /s tucznik]). Pomiary wykonywał ośmioosobowy zespół studentów pod opieką mgr inŝ. Małgorzaty Bojarskiej. Zostały przeprowadzone we wrześniu 2008 r. w fermie tuczu trzody chlewnej POLDANOR S.A Miętnie koło Nowogardu. W czasie ośmiu dni pomiarów próbki pobierano, dwa razy dziennie, próbki powietrza z dwóch charakterystycznych emitorów: chlewni i lagun z gnojowicą. Próbki powierza wentylacyjnego chlewni pobierano w ustalonym punkcie wnętrza jednego z kilkunastu podobnych budynków (chlewnia z 525 tucznikami, miejsce pobierania próbki pod śmigłem wentylatora). Emisję z powierzchni lagun postanowiono określić na podstawie wyników analiz próbek pobranych z jednego wycinka powierzchni (stałe miejsce zacumowania pływającego kołpaka do pobierania próbek). StęŜenia zanieczyszczeń oznaczano metodą olfaktometryczną zgodnie z PN-EN 13725 (stęŝenie zapachowe, c od [ou E /m 3 ]) oraz z uŝyciem rurek wskaźnikowych (siarkowodór i amoniak). W zakres obliczeniowej części pracy, wykonywanej indywidualnie, weszło obliczenie średniej emisji zapachowej (q od [ou E /s]). Emisje obliczono dla badanej chlewni i wycinka powierzchni laguny, a następnie odniesiono do wszystkich chlewni (ponad 14000 tuczników) i całej powierzchni lagun. W analogiczny sposób oszacowano wartości łącznej emisji amoniaku i siarkowodoru. Określone wartości emisji zapachowej wykorzystano w czasie prognozowania częstości przekraczania w otoczeniu fermy poziomu 1 ou E /m 3 w skali roku. Stosowano program OPERAT 2000 (referencyjny model dyspersji zanieczyszczeń powietrza). Stwierdzono, Ŝe wieś Miętno leŝy poza granicą obszaru ponadnormatywnej zapachowej uciąŝliwości, wyznaczonej na podstawie projektu ustawy o przeciwdziałaniu uciąŝliwości zapachowej (poziom 1 ou E /m 3 nie częściej niŝ 8% czasu roku).. 2

Spis treści Spis tabel 4 Spis rysunków 5 Wstęp 6 CZĘŚĆ REFERATOWA 7 1. Skargi na odory 8 2. Norma PN-EN 13725:2007 11 3. Modelowanie rozprzestrzeniania się odorantów w atmosferze 14 4. Intensywny chów trzody chlewnej jako źródło odorantów 16 BADANIA WŁASNE 22 1. Cel i zakres badań 23 2. Obiekt badań 24 3. Metodyka badań 26 3.1. Pobierania próbek powietrza wentylacyjnego chlewni 26 3.2. Pobierania próbek powietrza znad powierzchni gnojowicy 27 3.3. Oznaczanie stęŝenia zapachowego 28 3.4. Oznaczanie stęŝenia amoniaku i siarkowodoru 31 3.5. Metodyka prognozowania zasięgu uciąŝliwości zapachowej 32 4. Wyniki pomiarów 33 5. Opracowanie wyników pomiarów 38 5.1. Oszacowanie wskaźnika emisji zapachowej 38 5.2. Modelowanie dyspersji odorantów w otoczeniu 39 6. Podsumowanie i wnioski 42 Piśmiennictwo 43 3

Spis tabel 1. Rodzaje emisji z poszczególnych rodzajów działalności na fermach [10] 19 2. Zakres emisji amoniaku, metanu i podtlenku azotu z ferm chowu świń w kilogramach na sztukę i rok [10] 20 3. Wielkość strumienia powietrza wentylacyjnego badanej chlewni w czasie pobierania próbek; h wysokość szczeliny wlotowej w 10. uchylonych okienkach, szerokość okienka 1,25m 27 4. Wyniki jednej z kontroli wraŝliwości węchu na zapach n-butanolu (przykład raportu rejestrowanego w programie TO7) 29 5. Wyniki jednego waŝnego pomiaru stęŝenia zapachowego (przykład) 30 6. Zakresy pomiarowe rurek wskaźnikowych do oznaczeń stęŝenia H 2 S i NH 3 [14] 32 7. Wyniki pomiarów emisji zapachowej z chlewni 34 8. Wyniki pomiarów emisji amoniaku z chlewni 35 9. Wyniki pomiarów emisji siarkowodoru z chlewni 35 10. Wyniki pomiarów emisji zapachowej z lagun 36 11. Wyniki pomiarów emisji amoniaku z lagun 37 12. Wyniki pomiarów emisji siarkowodoru z lagun 37 13. Oszacowanie wskaźnika emisji i łącznej emisji średniej i maksymalnej z wszystkich chlewni 38 14. Dane do obliczeń przygruntowych stęŝeń zapachowych w siatce receptorów (fragment raportu sporządzanego w programie OPERAT 2000). 39 4

Spis rysunków 1. Przyczyny skarg na zapachową uciąŝliwość działalności gospodarczej [6] 8 2. Liczba rodzaj skarg na róŝne rodzaje działalności wniesionych do WIOŚ w Warszawie (po lewej) i w Szczecinie (po prawej) [4] 9 3. Ilość wydanych pozwoleń zintegrowanych dla ferm drobiu i trzody chlewnej w poszczególnych województwach [19] 9 4. Lokalizacja ferm trzody chlewnej w Polsce w roku 2007 [19] 10 5. Czterostanowiskowy olfaktometr Olfakton firmy Odournet (dwa porty wylotowe) i sześciostanowiskowy ODILETM firmy Odotech [11, 13] 12 6. Pobieranie próbek zanieczyszczonego powietrza ze źródeł powierzchniowych zgodnie z IPPC H4 [3] (przykłady) 13 7. Częstość przekroczeń poziomu 1 ou/m 3 w skali roku w punktach siatki obliczeniowej w otoczeniu Zakładu Olejów Roślinnych KOMAGRA S.A. w Tychach [1] 15 8. Schemat biogazowi rolniczej [16] 18 9. Biogazownia rolnicza w Płaszczycy, otwarta 21 kwietnia 2008 r. [16] 18 10. ZaleŜność między procentowym udziałem populacji odczuwającej uciąŝliwość a percentylem 98 stęŝenia zapachowego cod,60min [9,12] 21 11. Ferma tuczu trzody chlewnej w Miętnie z lotu ptaka [16] 24 12. Widok na jedną z chlewni w Miętnie 25 13. Widok na odkryte laguny z gnojowicą 25 14. Pobieranie próbek metodą płuca z uŝyciem cylindra gazowego (Sampling System E, Ströhlein) 26 15. Pobieranie próbek znad powierzchni gnojowicy 28 16. Mobilne Laboratorium Odorymetrii w czasie ocen emisji zapachowej z fermy w Miętnie 29 17. Rurki wskaźnikowe i pompka mieszkowa (harmonijkowa) 31 18. Sposoby odczytu wyniku pomiaru stęŝenia rurką wskaźnikową 31 19. StęŜenie zapachowe zanieczyszczeń gazów wentylacyjnych z badanej chlewni 34 20. Strumień zapachowy (emisja) z chlewni 34 21. Emisja amoniaku z badanej chlewni 35 22. Emisja siarkowodoru z badanej chlewni 35 23. StęŜenie zapachowe w próbkach pobranych nad powierzchni gnojowicy 36 24. Strumień zapachowy (emisja) z powierzchni gnojowicy 36 25. Emisja amoniaku z powierzchni gnojowicy 37 26. Emisja siarkowodoru z powierzchni gnojowicy 37 27. Izolinie prawdopodobieństwa przekraczania poziomu c od = 1 ou E /m 3 40 28. Izolinie prawdopodobieństwa przekraczania poziomu c od = 10 ou E /m 3 40 29. Izolinie prawdopodobieństwa przekraczania poziomu c od,69min = 100 ou E /m 3 41 30. Izolinie maksymalnych stęŝeń zapachowych w skali roku 41 5

Wstęp Wraz z rozwojem działalności gospodarczej energetyki, przemysłu chemicznego, spoŝywczego, chowu i hodowli zwierząt itp. wzrasta ilość zanieczyszczeń kierowanych do środowiska. Z roku na rok rośnie liczba skarg ludności związanych z emisją zanieczyszczeń powietrza, w tym emisją substancji uciąŝliwych zapachowo. Jest ona szczególnie dotkliwa w przypadku złej lokalizacji poszczególnych zakładów. Zmniejszenie zapachowej uciąŝliwości róŝnych rodzajów działalności gospodarczej wymaga prowadzenia stałej kontroli zakładów pod kątem zgodności z zasadami IPPC. Niezbędne jest teŝ ustalenie, w jaki sposób problemy odorów powinny być uwzględniane w czasie określania środowiskowych uwarunkowań prowadzenia działalności. Poprzez lokalizowanie zakładów we właściwej odległości od terenów zamieszkałych moŝna osiągnąć zmniejszenie liczby skarg ludności na emitowane odory. W niniejszej pracy przedstawiono przykład dotyczący emisji odorantów oraz amoniaku i siarkowodoru z przemysłowej fermy tuczu trzody chlewnej. Opisano, w jaki sposób moŝna: oszacować wielkość emisji zanieczyszczeń powietrza z obiektu, w którym poza licznymi punktowymi źródłami odorantów (wentylacja chlewni) znajdują się duŝe źródła powierzchniowe (zbiorniki z gnojowicą), określić wskaźnik emisji zapachowej, odniesiony do hodowanej sztuki i wyraŝony w jednostkach zapachowych na sekundę, obliczyć potencjalny zasięg wyczuwalności zapachu w otoczeniu zakładu (wykonać modelowanie dyspersji odorantów i określić zgodność wyników modelowania z projektem polskiej ustawy o przeciwdziałaniu uciąŝliwości zapachowej. Omówienie wyników pomiarów i obliczeń poprzedzono częścią referatową, w której krótko przedstawiono: skalę problemu subiektywnie odczuwanej zapachowej uciąŝliwości róŝnych rodzajów działalności gospodarczej (rozdz. 1), moŝliwości obiektywnych pomiarów oznaczania emisji odorantów i ocen zgodności z przewidywanej uciąŝliwości dla mieszkańców otoczenia emitorów ze standardami (rozdz. 2 i 3), ogólne informacje na temat hodowli trzody chlewnej jako źródła zanieczyszczeń powietrza (rozdz. 4). 6

I. CZĘŚĆ REFERATOWA 7

1. Skargi na odory O potrzebie uwzględniania problemu zapachowej uciąŝliwości w czasie ustalania lokalizacji nowych zakładów i odpowiedniej kontroli istniejących obiektów świadczy rosnąca liczba skarg na odory. Są one od dawna kierowane do Inspekcji Ochrony Środowiska, Stacji Sanitarno-Epidemiologicznych, Wydziałów Ochrony Środowiska powiatowych i wojewódzkich urzędów administracji państwowej i władz samorządowych. Na rysunku 1 przedstawiono informacje o przyczynach tych skarg, zgromadzone w latach 1990-tych przez Instytut Ochrony Środowiska w Warszawie [6]. Największa liczba dotyczyła działalności produkcyjnej (43%). Udział skarg na uciąŝliwość chowu i hodowli zwierząt wynosił 17%. W tej grupie zgłoszenia uciąŝliwości ferm trzody chlewnej stanowiły 35% (około 6% wszystkich skarg). Rys. 1. Przyczyny skarg na zapachową uciąŝliwość działalności gospodarczej [6] Rysunek 2 ilustruje liczbę i udziały skarg na uciąŝliwości odorowe róŝnych rodzajów działalności, zgłoszonych do Wojewódzkiego Inspektoratu Ochrony Środowiska w Szczecinie i w Warszawie w roku 2006 [4]. Do WIOŚ w Szczecinie zgłoszono 361 skarg, w czym 11 dotyczyło uciąŝliwości ferm. 8

Rys. 2. Liczba rodzaj skarg na róŝne rodzaje działalności wniesionych do WIOŚ w Warszawie (po lewej) i w Szczecinie (po prawej) [4] Łączna liczba szybko skarg rośnie. W roku 2007 odnotowano ich prawie dwa razy więcej [4]. W przypadku ferm hodowlanych jest to konsekwencją rozwoju intensywnej hodowli, zwłaszcza w województwie wielkopolskim, zachodniopomorskim i kujawskopomorskim (rys. 3). Problem jest najbardziej powaŝny w dwóch województwach: zachodniopomorskim i wielkopolskim, o czym świadczy mapa ilustrująca rozmieszczenie ferm drobiu i trzody chlewnej (rys. 4). 80 70 60 50 40 30 20 10 0 opol. podl. lubus. lubel. łódz. śląsk. dolnośl. mazow. pomor. kuj.-pom. małopol. podkarp. wielkopol. warm.-maz. świętokrz. zachodniopom. Rys. 3. Ilość wydanych pozwoleń zintegrowanych dla ferm drobiu i trzody chlewnej w poszczególnych województwach [19] 9

Rys. 4. Lokalizacja ferm trzody chlewnej w Polsce w roku 2007 [19] Posiadanie przez fermy pozwoleń zintegrowanych oznacza, Ŝe działalność jest prowadzona zgodnie z zasadami najlepszej dostępnej techniki, nie oznacza jednak braku zapachowej uciąŝliwości dla otoczenia. W niniejszej pracy wykorzystano jedną z moŝliwości określania granic obszarów otoczenia, na których poziom uciąŝliwości odczuwanej przez mieszkańców prawdopodobnie nie będzie akceptowalny. Zastosowano techniki olfaktometrii dynamicznej (PN-EN 13725 [15]), umoŝliwiające określenie emisji zapachowej, oraz referencyjną metodę modelowania dyspersji emitowanych odorantów. Na podstawie projektu ustawy o przeciwdziałaniu uciąŝliwości zapachowej [17] załoŝono, Ŝe odniesione do roku prawdopodobieństwo przekraczania stęŝenia zapachowego c od,60min = 1 ou E /m 3 nie powinno być większe od 8%. 10

2. Norma PN-EN 13725:2007 (EN 13725:2003) Konieczność prawnego uregulowania problemów zapobiegania i zmniejszania zapachowej uciąŝliwości była w innych krajach europejskich dostrzeŝona wiele lat temu. W celu stworzenia wspólnej podstawy dla takich przepisów Europejski Komitet Normalizacyjny wydał w roku 2003 europejską normę EN 13725 [5, 7, 15]. Opisano metodę ilościowego i obiektywnego określania wielkości emisji zapachowych, polegającą na olfaktometrycznych pomiarach stęŝenia zapachowego w próbkach emitowanych gazów. W roku 2005 Polski Komitet Normalizacyjny uznał tę normę za angielskojęzyczną PN-EN 13725 (U). W roku 2007 została wydana w wersji polskiej. Za jednostkę pomiarową jednostkę zapachową (ou E ) uznano taką ilość odoranta (lub mieszaniny odorantów) zawartego w 1m 3, która odpowiada zespołowemu progowi węchowej wyczuwalności (c od,th = 1 ou E /m 3 ). StęŜenie zapachowe (c od [ou E /m 3 ]) - wielokrotność progu (jednostki) mierzy się określając stopień rozcieńczenia (Z), konieczny dla jego osiągnięcia. Zespół to grupa co najmniej czterech osób, które spełniają określone w normie kryteria sprawności sensorycznej. Selekcja kandydatów na oceniających polega na regularnym sprawdzaniu wraŝliwości ich węchu na zapach wzorcowego materiału odniesienia. Za europejski materiał odniesienia uznano n-butanol. Członkiem zespołu moŝe być osoba, dla której: o średnia geometryczna z co najmniej dziesięciu i nie więcej niŝ dwudziestu indywidualnych oszacowań progu, ITE n-butanol, mieści się w zakresie od 62µg/m 3 do 246µg/m 3 (20-80ppb), o antylogarytm z s ITE jest mniejszy niŝ 2,3. Do przeprowadzenia pomiarów stosuje się olfaktometry dynamiczne urządzenia, które precyzyjnie rozcieńczają strumień próbki zapachowej strumieniem czystego powietrza. Na rysunku 5 przedstawiono dla przykładu urządzenia firm Odournet i Odotech [11, 13]. 11

Rys. 5. Czterostanowiskowy olfaktometr Olfakton firmy Odournet (dwa porty wylotowe) i sześciostanowiskowy ODILE TM firmy Odotech [11, 13] Grupie oceniających zadawane jest pytanie: Czy czujesz zapach? (metoda TAK/NIE), lub: Która z dwóch/trzech/pięciu równocześnie prezentowanych próbek zawiera odoranty? (metoda parzysta, trójkątowa, dwa z pięciu itd). MoŜliwe jest stosowanie procedur polegających na uŝywaniu kodów odpowiedzi od 1 do 6, w zaleŝności od tego, czy dana osoba wskazała próbkę właściwą oraz czy informowała przy tym, Ŝe jest pewna, przypuszcza lub zgaduje. Podczas pomiaru zespołowi jest prezentowana seria rozcieńczeń próbki. Kolejne wartości stopnia rozcieńczenia (Z) w serii tworzą szereg geometryczny. Krok rozcieńczeń wynosi od 1,4 do 2,4 i jest jednakowy w czasie całego pomiaru. Cyklem jest nazywana prezentacja serii rozcieńczeń wszystkim oceniającym. PrzewaŜnie stosowana jest sekwencja malejących rozcieńczeń próbki, w tym kaŝdą z nich zakłóca losowo podawane powietrze odniesienia, czyli ślepa próba [15]. Jeden pomiar stęŝenia zapachowego musi składać się z przynajmniej trzech cykli. Pierwszy z nich moŝe nie być uwzględniany przy obliczaniu ostatecznego wyniku pomiaru. Decyduje o tym regulamin laboratorium. ZaleŜnie od tej decyzji wynikiem pomiaru jest średnia geometryczna z co najmniej ośmiu (dwa cykle, cztery osoby) lub co najmniej dwunastu (trzy cykle, cztery osoby) waŝnych indywidualnych oszacowań stopnia rozcieńczenia do progu Z ITE. Weryfikacja oszacowania Z ITE polega na porównaniu tej wartości ze średnią geometryczną z całego zbioru wartości zgromadzonych w czasie pomiaru. Wszystkie wyniki uczestnika pomiarów naleŝy odrzucić, jeŝeli jedna ze 12

wskazanych przez niego wartości Z ITE jest mniejsza lub większa od średniej ponad pięciokrotnie. Poza opisem przebiegu pomiarów stęŝenia zapachowego zanieczyszczeń próbki (c od [ou E /m 3 ]) w PN-EN 13725 opisano metody pobierania próbek z emitorów punktowych. Wskazano sytuacje, w których zalecane jest stosowanie sond umoŝliwiających wstępne dynamiczne rozcieńczanie próbek azotem lub powietrzem. MoŜliwe do zastosowania techniki pobierania próbek ze źródeł powierzchniowych opisano w załączniku informacyjnym. Na rysunku 6 przedstawiono dwa przykłady rozwiązań zgodnych z tymi zaleceniami. Rys. 6. Pobieranie próbek zanieczyszczonego powietrza ze źródeł powierzchniowych zgodnie z IPPC H4 [3] (przykłady) 13

3. Modelowanie rozprzestrzeniania się odorantów w atmosferze Iloczyn wyznaczonych wartości stęŝenia zapachowego (c od [ou E /m 3 ]) w strumieniu emisji przez wielkość tego strumienia (V [m 3 /s]) to wielkość strumienia zapachowego lub emisja zapachowa (q od [ou E /s]). Uzyskanie informacji o emisji zapachowej pozwala przeprowadzić rutynowe symulacje dyspersji odorantów w atmosferze w celu oszacowania stęŝeń w siatce punktów otoczenia emitora w róŝnych sytuacjach meteorologicznych [18]. Obliczenia moŝna wykonywać korzystając z równania Pasquilla w postaci: gdzie: c xyz stęŝenie w powietrzu w punkcie o współrzędnych x p, y p, z p ; [mg/m 3 ] lub [ou E /m 3 ] q emisja zanieczyszczenia gazowego; [mg/s] lub [ou E /s] ū średnia prędkość wiatru w warstwie powietrza od z = 0 do z = H; [m/s] H wysokość pozornego punktu emisji (efektywna wysokość komina); [m] σ z,, σ y współczynniki dyfuzji atmosferycznej: σ z = B x b ; σ y = A x a Do obliczeń parametrów A i B stosuje się wzory: H H 0, 3 A = 0, 08 ( 6m + 1 ln ) B = 0 38 m 1,, 3 ( 8, 7 ln ) z z 0 0 gdzie: z 0 parametr aerodynamicznej szorstkości powierzchni, szorstkość podłoŝa ; [m], m wykładnik meteorologiczny. Stałe a i b mogą być obliczone według wzorów: a = 0,367 (2,5 - m) b = 1,55 exp (- 2,35 m) W rozporządzeniu zamieszczono tabelę wartości liczbowych wykładnika meteorologicznego (m), charakterystycznych dla sześciu róŝnych stanów równowagi atmosfery. W przypadkach, gdy zamiast emisji q [mg/s] stosuje się wartości emisji zapachowej q od [ou E /s], wynikiem obliczeń jest stęŝenie zapachowe, c xyz,od [ou E /m 3 ], obliczane dla róŝnych punktów otoczenia emitora (w węzłach siatki pomiarowej) i dla wszystkich 14

moŝliwych kombinacji warunków meteorologicznych (36 sytuacji meteorologicznych opisywanych parametrami: prędkość wiatru, kierunek wiatru i stan równowagi atmosfery). UŜycie odpowiedniej róŝy wiatrów pozwala określić odniesione do skali roku prawdopodobieństwo przekraczania poziomu c od = 1 ou E /m 3 lub jego wielokrotności. Na rysunku 7 przedstawiono dla przykładu wyniki obliczeń dotyczących zasięgu ponadnormatywnej uciąŝliwości odorantów emitowanych z trzech głównych emitorów Zakładu Olejów Roślinnych KOMARA w Tychach [1]. Rys. 7. Częstość przekroczeń poziomu 1 ou/m 3 w skali roku w punktach siatki obliczeniowej w otoczeniu Zakładu Olejów Roślinnych KOMAGRA S.A. w Tychach [1] Dysponując ilościową i obiektywną metodą pomiarów emisji zapachowej oraz powszechnie akceptowaną metodyką obliczania stęŝeń przygruntowych w otoczeniu emitora moŝna budować prawne podstawy ochrony jakości powietrza przed odorantami. Jest moŝliwe wykorzystanie tych samych zasad, jakie od dawna dotyczą poszczególnych związków chemicznych, dla których ustalono najwyŝsze wartości określonego percentyla zbiorów stęŝeń, rejestrowanych w ciągu roku. Oparte na takiej podstawie systemy ochrony zapachowej jakości powietrza zostały wprowadzone w Ŝycie w wielu krajach [9]. W Polsce do wydania analogicznych przepisów jest uprawniony Minister Środowiska, co zostało zapisane w artykule 222 Prawa Ochrony Środowiska (przed nowelizacją z r. 2005 15

w artykule 86) [20]. Według projektów wykonawczego rozporządzenia w sprawie poziomów odniesienia dla substancji zapachowych na terenach zamieszkałych poziom c od,60min = 1 ou E /m 3 nie powinien być przekraczany częściej niŝ przez 8% godzin roku [8]. Analogiczne poziomy odniesienia zostały zamieszczone w projekcie ustawy o przeciwdziałaniu zapachowej uciąŝliwości z roku 2008 [17]. 4. Intensywny chów trzody chlewnej jako źródło odorantów Informacje na temat technologii i instalacji stosowanych w hodowli inwentarza w krajach Unii Europejskiej zawiera dokument referencyjny w sprawie najlepszych dostępnych technik: Reference Document on Best Available Techniques for Intensive Rearing of Polutry and Pigs, opracowany przez Techniczną Grupę Roboczą przy Europejskim biurze IPPC w Sewilli. Przegląd tego dokumentu oraz powiązanych z nim materiałów informacyjnych i aktów prawnych opracował w roku 2003 zespół roboczy, powołany zgodnie z trójstronną umową Narodowym Funduszem Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej, Ministerstwem Środowiska a Instytutem Ochrony Środowiska w Warszawie [10]. Według Dyrektywy IPPC 96/91/EC intensywny chów określony jest jako instalacje do intensywnego chowu drobiu i świń, obejmujące więcej niŝ: 40.000 stanowisk dla chowu drobiu, 2.000 stanowisk dla chowu świń o wadze powyŝej 30 kg, 750 stanowisk dla loch. Dyrektywa dotyczy: zasadniczej działalności ferm, uznawanych za instalację, w skład której wchodzi szereg urządzeń technicznych, powiązanych ze sobą technologicznie, niektórych działań, które nie wchodzą w zakres tej instalacji, ale mają bezpośredni związek z działalnością zasadniczą i duŝy wpływ na środowisko naturalne (np. rozprowadzanie odchodów zwierzęcych na grunty rolne). Przemysłowy chów świń charakteryzuje się zamkniętym cyklem produkcji. W odpowiednio wyposaŝonych budynkach z centralnym ogrzewaniem prosięta są wcześniej niŝ w chowie tradycyjnym odsadzane od macior i przenoszone do ciepłych, dobrze wentylowanych warchlakarni. Odchowane warchlaki przenosi się do budynków tuczu w obrębie tej samej fermy. Przeciętnie 30 kilogramowe świnie (25-30 kg) są przenoszone do 16

oddzielnych kojców. Często warchlaki o wadze 30-40 kg hoduje się oddzielnie od tuczników (> 40 kg) - w pomieszczeniach o tej samej konstrukcji. W pomieszczeniach dla warchlaków i tuczników uŝywa się niewiele słomy lub wcale. Podłoga jest zwykle częściowo lub całkowicie rusztowa. Boksy są rozmieszczone w jednym lub dwóch rzędach (z jednej lub z obu stron przejścia). Stosuje się instalacje wentylacyjne sterowane mechanicznie (wyciągowe, nawiewne lub neutralne) lub systemy naturalne (sterowanie ręczne lub automatyczne). Najnowsze techniki oba te systemy wentylacyjne i grzewczych są połączone. Odchody ciekłe mogą być gromadzone pod rusztowaniem podłogi chlewni. Okres przechowywania moŝe wynosić od jednego do kilku tygodni. Następnie są one grawitacyjnie lub pompą przetłaczane do zbiorczego dołu lub wprost do magazynu. W wielu krajach UE powszechnie stosuje się zbiorniki ziemne lub stawy o zróŝnicowanej konstrukcji, od najprostszych stawów do zbiorników wyłoŝonych szczelną folią polietylenową dla ochrony gruntu. Nawóz moŝna wymieszać uŝywając do tego odpowiednich pomp i mieszadeł. Na niektórych fermach świń płynne odchody są mieszane w odpowiedniej proporcji ze zuŝytą ściółką, a następnie kompostowane (tlenowa biodegradacja). UmoŜliwia to zmniejszenie emisji odorantów i zawartości azotu. Procesy fermentacji beztlenowej są przeprowadzane w biogazowniach. Uzyskuje się metan i ustabilizowany osad. Schemat biogazowi rolniczej przedstawiono na rysunku 8 [16]. Jedynym przedsiębiorstwem w Polsce, które obecnie eksploatuje biogazownie rolnicze, jest Poldanor S.A. Pierwsza biogazownia Poldanoru została wybudowana w roku 2005 w Pawłówku, a kolejne powstały w Płaszczycy (rys. 9), Kujankach i Koczale (województwo pomorskie). W Koczale z odchodów zwierzęcych (gnojowicy) oraz z kiszonki z kukurydzy produkowana jest energia elektryczna w ilości odpowiadającej średniemu zapotrzebowaniu energetycznemu dla około 5000 gospodarstw domowych. 17

Rys. 8. Schemat biogazowi rolniczej [16] Rys. 9. Biogazownia rolnicza w Płaszczycy, otwarta 21 kwietnia 2008 r. [16] Podstawowe dane techniczne dotyczące biogazowni przedsiębiorstwa w Koczale zamieszczono poniŝej [16]. wsad gnojowizny: 56 tys. ton/rok wsad kiszonki kukurydzianej: 25 tys. ton/rok wsad gliceryny: 10 tys. ton/rok łączna pojemność komór fermentacyjnych: 9 300m 3 dwa moduły prądowo-cieplne o mocy elektrycznej 2126 kw kocioł gazowy o mocy cieplnej 1900 kw roczna produkcja biogazowni: biogaz, około 7 mln 800 tys. m 3 energia elektryczna, około 18 mln kwh/rok energia cieplna, około 19,5 mln kwh/rok 18

Spółka Poldanor planuje latach budowę kolejnych dziewięciu biogazowni, w województwie pomorskim i zachodniopomorskim (plan na najbliŝsze 3 lata). Po ich uruchomieniu łączna moc instalacji biogazowych wyniesie około 13 MWe (pokrycie zapotrzebowania energetycznego około 35-40 tysięcy gospodarstw domowych) [16]. Poza korzyściami z działalności ferm trzeba brać pod uwagę równieŝ oddziaływania niekorzystne. W tabeli 1 zestawiono rodzaje emisji, jakie trzeba brać pod uwagę analizując oddziaływanie hodowli na otoczenie. Wśród dwunastu wymienionych rodzajów działalności w 7-8 istotną rolę odgrywa emisja odorów [10]. Tabela 1. Rodzaje emisji z poszczególnych rodzajów działalności na fermach [10] 19

Jednym z emitowanych odorantów jest amoniak. W przypadku chowu tuczników (>30kg) na podłodze częściowo rusztowej wskaźniki emisji wahają się w zakresie 0,9-2,4 kg/rok sztuka (tabela 2). Tabela 2. Zakres emisji amoniaku, metanu i podtlenku azotu z ferm chowu świń w kilogramach na sztukę i rok [10] Wskaźniki emisji odorantów, oznaczane metodami olfaktometrii dynamicznej, są trudniej dostępne i zróŝnicowane. Według publikacji zespołu Uniwersytetu Dublinie z r. 2006 (Hayes E.T. i współpracownicy [2]) wskaźniki emisji odorantów wynoszą odpowiednio 17,2, 44,4, 4,3, 9,9 i 16,8 ou E /s sztuka dla loch prośnych i oproszonych oraz tuczników w trzech kolejnych fazach tuczu. W odniesieniu do kolejnych etapów tuczu stosunek tych wskaźników wynosi około 1 : 2 : 4. Według tego samego źródła średnia z wartości emisji amoniaku, wyznaczonej w dwóch fermach, wynosi odpowiednio (j.w.) 12,1, 17,1, 1,4, 2,9 i 10,0 g/d sztuka [2]. W raporcie brytyjskiej Agencji Ochrony Środowiska z roku 2001 [12] zamieszczono wartość 22,5 ou E /s tucznik, jako zalecaną do stosowania w czasie obliczeń zasięgu potencjalnej zapachowej uciąŝliwości ferm tuczu. Podobną wartość średnią odniesioną do roku uzyskano w Belgii: 25,4 ou E /s (lato i zima, odpowiednio: 32,7 i 15,4 ou E /s). W Wielkiej Brytanii określono wartość średnią 19 ou E /s i maksymalną 47 ou E /s [12]. Dane dotyczące emisji zapachowej zostały wykorzystane do modelowania dyspersji odorantów w otoczeniu ferm. Obliczone wartości percentyla 98 stęŝenia zapachowego odniesionego do jednej godziny (c od,98,1-h [ou E /m 3 ]) porównano z uciąŝliwością zapachu określaną na podstawie analizy skarg ludności (rys. 10). Stwierdzono, Ŝe 10% populacji generalnej uznaje za uciąŝliwy poziom c od,98,1-h = 1,3 ou E /m 3. Dla ludzi przyzwyczajonych 20

do zapachów charakterystycznych dla wsi jest to poziom c od,98,1-h = 6,3 ou E /m 3, a dla osób bezpośrednio uczestniczących w hodowli poziom c od,98,1-h = 13 ou E /m 3 [9, 12]. Rys. 10. ZaleŜność między procentowym udziałem populacji odczuwającej uciąŝliwość a percentylem 98 stęŝenia zapachowego c od,60min [9,12]. 21

II. BADANIA WŁASNE 22

1. Cel i zakres badań Za cel niniejszej pracy uznano: określenie wartości wskaźnika emisji zapachowej, wyraŝonego w jednostkach zapachowych na sekundę, odniesionego do jednego tucznika hodowanego w fermie spółki POLDANOR w Miętnie koło Nowogardu (województwo zachodniopomorskie), wykonanie modelowania dyspersji odorantów w otoczeniu fermy w celu obliczenia częstości przekraczania wartości stęŝenia zapachowego c od = 1 ou E /m 3 (środowiskowy próg rozpoznawalności), porównanie wyników obliczeń z wartościami odniesienia, zamieszczonymi w projektach polskich aktów prawnych, dotyczących zmniejszania uciąŝliwości zapachowych. Pomiary wykonano zespołowo (grupa ośmioosobowa) w okresie 24 30 września 2008. Próbki do analizy pobierano dwa razy dziennie wewnątrz jednej z typowych chlewni (powietrze wentylacyjne) oraz w jednym stałym punkcie powierzchni odkrytego stawu z gnojowicą ( laguna ). Analizy wykonywano w Mobilnym Laboratorium Odorymetrii (PZJP ZUT), ustawionym w Nowogardzie, w duŝej odległości od źródeł zanieczyszczeń powietrza. Przeprowadzono olfaktometryczne pomiary stęŝenia zapachowego zgodnie z PN-EN 13725, z uŝyciem czterostanowiskowego olfaktometru dynamicznego TO7, oraz oznaczenia stęŝenia amoniaku i siarkowodoru z uŝyciem rurek wskaźnikowych. Na podstawie wyników pomiarów oszacowano emisję zapachową odniesioną do wszystkich chlewni oraz do powierzchni dwóch lagun oraz wskaźnik emisji zapachowej, odniesiony do jednego tucznika. W czasie modelowania dyspersji odorantów zastosowano program OPERAT 2000. Określono odniesionego skali roku prawdopodobieństwo przekraczania poziomu c od,60min = 1 ou/m 3 (środowiskowy próg rozpoznawalności). 23

2. Obiekt badań Badania dotyczyły emisji zanieczyszczeń powietrza z fermy trzody chlewnej w Miętnie koło Nowogardu w województwie zachodniopomorskim. Ferma naleŝy do Spółki POLDANOR S.A., która zajmuje czołowe miejsce w rankingu wielkoobszarowych gospodarstw rolnych. Otrzymała wiele wyróŝnień i nagród, związanych ze swoją działalnością na terenie Polski [16]. POLDANOR prowadzi: 1) fermy mateczne 2) fermy odchowu prosiąt 3) fermy tuczu Ferma w Miętnie (rys. 11) jest fermą tuczu. Pozwolenie zintegrowane otrzymała 3 grudnia 2004 roku. W okresie badań na fermie znajdowało się około 14000 tuczników. Rys. 11. Ferma tuczu trzody chlewnej w Miętnie z lotu ptaka [16] Próbki emitowanych gazów do analizy były pobierane z dwóch źródeł: z wnętrza jednej z chlewni (rys. 12), liczącej 525 tuczników w ostatnim etapie tuczu (powietrze wentylacyjne), znad powierzchni jednej z dwóch odkrytych lagun z gnojowicą (rys. 13; nie uwzględniono oddziaływania nowych, przykrytych lagun, znajdujących się w fazie budowy). 24

Rys. 12. Widok na jedną z chlewni w Miętnie Rysunek 13. Widok na odkryte laguny z gnojowicą 25

3. Metodyka badań 3.1. Pobierania próbek powietrza wentylacyjnego chlewni Próbki powietrza wentylacyjnego chlewni pobieraną do worków z folii NALOPHAN stosując metodę płuca. UŜyto cylinder gazowy zasilany akumulatorem 12V (Sampling System E Ströhlein, rys. 14). Pusty worek na próbkę, połączony węŝem z sondą, umieszczano wewnątrz cylindra, który szczelnie zamykano. Koniec sondy umieszczano w stałym punkcie pod śmigłem wentylatora na wysokości około 2,5 metra. Badane powietrze przepływało do worka dzięki podciśnieniu, wytwarzanemu wewnątrz cylindra. Po kilku minutach kondycjonowania folii pobrane powietrze wypuszczano, po czym worek napełniano ponownie w analogiczny sposób. Pobrane próbki były przewoŝone do laboratorium bez zwłoki, W raporcie pobierania próbki notowano parametry potrzebne do obliczenia intensywności wymiany powietrza w danej chwili. Ze względu na brak moŝliwości wykonania pomiarów strumienia gazów w punktach wyrzutu (na dachu fermy), oparto się na oszacowaniach wielkości strumienia powietrza na wlocie. Notowano liczbę uchylonych okienek, wymiary wlotów oraz anemometrycznie oznaczoną liniową prędkość przepływu powietrza wlotowego. Zanotowane dane umoŝliwiały określenie intensywności wentylacji w czasie pobierania próbki. Była ona zmienna ze względu na stosowanie w chlewniach automatycznego sterowania instalacją grzewczo-wentylacyjną (zmienny stopień uchylenia okienek i zmienna prędkość obrotów śmigieł wentylatorów). Rys. 14. Pobieranie próbek metodą płuca z uŝyciem cylindra gazowego (Sampling System E, Ströhlein) 26

W tabeli 3 zestawiono oszacowane w opisany sposób wielkości strumienia powietrza wentylacyjnego. Tabela 3. Wielkość strumienia powietrza wentylacyjnego badanej chlewni w czasie pobierania próbek h wysokość szczeliny wlotowej w 10. uchylonych okienkach, szerokość okienka 1,25m Data Pojedynczy wlot Strumień łączny m m/s m 3 /s m 3 /h 22.09.08 0,05 5,0 0,63 2 250 23.09.08 0,08 5,0 1,00 3 600 24.09.08 0,08 5,1 1,00 3 600 0,14 2,8 1,75 6 300 25.09.08 0,06 5,9 0,75 2 700 0,15 6,5 1,81 6 525 26.09.08 0,06 1,6 0,73 2 610 0,16 3,4 1,94 6 975 27.09.08 0,11 2,2 1,38 4 950 0,18 3,2 2,25 8 100 28.09.08 0,08 1,7 1,03 3 690 0,16 2,1 2,00 7 200 29.09.08 0,07 1,3 0,88 3 150 0,16 1,3 2,00 7 200 30.09.08 0,08 2,9 0,94 3 375 3.2. Pobierania próbek powietrza znad powierzchni gnojowicy Sposób pobierania próbek powietrza znad powierzchni gnojowicy przedstawiono na rysunku 15. Pływającym kołpakiem przykryto powierzchnię 0,4 m 2, Przed pobraniem próbki przestrzeń pod kołpakiem przedmuchiwano powietrzem tłoczonym przez filtr węglowy. Prędkość przepływu wynosiła przeciętnie 60 dm 3 /min. Po około 5-minutowym przedmuchiwaniu (ponad trzykrotna wymiana powietrza pod kołpakiem) strumień wylotowy kierowano do worka z folii NALOPHAN. Po kilku minutach kondycjonowania folii pobrane powietrze wypuszczano, po czym worek napełniano ponownie. Pobrane próbki były przewoŝone do laboratorium bez zwłoki, 27

Rys. 15. Pobieranie próbek znad powierzchni gnojowicy 3.3. Oznaczanie stęŝenia zapachowego StęŜenie zapachowe oznaczano metodą dynamicznych rozcieńczeń zgodnie z PN-EN 13725. Stosowano czterostanowiskowy olfaktometr dynamiczny TO7 (ECOMA). Pomiary wykonywano w Mobilnym Laboratorium Odorymetrycznym Pracowni, które ustawiono w Nowogardzie (5 km od wsi Miętno)., w duŝej odległości od źródeł zanieczyszczeń powietrza (rys. 16), W pomiarach brała udział grupa studentów o stosunkowo nieduŝym doświadczeniu w pomiarach olfaktometrycznych. W wyniku wielokrotnych kontroli sprawności sensorycznej (tabela 4) stwierdzono, Ŝe nie wszyscy członkowie grupy spełniają określone w normie kryteria sprawności sensorycznej. PoniewaŜ wymiana uczestników badań nie była moŝliwa, naleŝało się liczyć z moŝliwością wystąpienia duŝych róŝnic między ocenami zapachu próbek pobieranych ocenianych źródeł. Przewidywano, Ŝe duŝa część pomiarów będzie niewaŝna ze względu na większą od pięciu wartość kryterium wstecznej weryfikacji Z (wskazywanie wartości Z ITE ponad pięciokrotnie większych lub mniejszych od średniej geometrycznej z wszystkich ocen zgromadzonych w czasie 28

pomiaru). W tabeli 5 przedstawiono przykład pomiaru uznawanego za waŝny, poniewaŝ przy prezentacji powietrza odniesienia lub ślepej próby nikt nie pomylił się więcej niŝ jeden raz i Ŝadna z bezwzględnych wartości Z nie jest większa od pięciu. W takiej sytuacji wartość średniej geometrycznej z wszystkich wartości Z ITE jest wynikiem pomiaru stęŝenia zapachowego: Z ITE * 1 ou E /m 3 = c od [ou E /m 3 ] Rys. 16. Mobilne Laboratorium Odorymetrii w czasie ocen emisji zapachowej z fermy w Miętnie Tabela 4. Wyniki jednej z kontroli wraŝliwości węchu na zapach n-butanolu (przykład raportu rejestrowanego w programie TO7) 12.09.2008m 14:18H Próbka: 9,04 ppm n-butanolu Odour threshold panellist protocol (dilutions): sequence start step Magda Iwan 1 640 160 2 640 160 3 640 80 Odorant concentration Z50 180 9,04/180 = 0,050ppm Z16 270 Z84 120 Failure report: Ref. air failures sequence Magda Iwan offered steps 1 0 6 2 0 5 3 1 5 Blanks failures (20% random blanks) sequence Magda Iwan offered steps 1 0 6 2 0 5 3 0 5 29

Tabela 5. Wyniki jednego waŝnego pomiaru stęŝenia zapachowego (przykład) Objaśnienia: tło zielone zarejestrowane wskazania Z TAK (juŝ czuję), tło niebieskie raport błędnych reakcji na prezentację powietrza odniesienia i ślepej próby. tło Ŝółte wartości Z ITE = (Z TAK Z NIE ) 0,5, tło szare kryterium weryfikacji Z 29.09.08 15:51H laguna-p4 operator: J. Przybylska Odour threshold panellist protocol (dilutions): sequence start step AR MI PR MK początek: 1 9600 2400 2400 1200 2400 3 2 9600 4800 2400 2400 4800 3 3 9600 2400 600 1200 4800 2 4 9600 4800 4800 1200 2400 3 Failure report: Ref. air failures sequence Panellist 1 Panellist 2 Panellist 3 Panellist 4 Off. steps 1 0 0 0 0 6 2 0 0 0 0 6 3 0 0 0 0 6 4 0 0 0 1 5 Blanks failures(20% random blanks) sequence Panellist 1 Panellist 2 Panellist 3 Panellist 4 Off. steps 1 0 0 0 0 6 2 0 1 0 0 6 3 0 0 0 0 6 4 0 0 0 0 5 Z ITE 3394 3394 1697 3394 6788 3394 3394 6788 3394 849 1697 6788 6788 6788 1697 3394 Średnia geometryczna: 3394 Z 1,00 1,00-2,00 1,00 2,00 1,00 1,00 2,00 1,00-4,00-2,00 2,00 2,00 2,00-2,00 1,00 Wynik pomiaru: c od = 3400 ou E /m 3 30

3.4. Oznaczanie stęŝenia amoniaku i siarkowodoru Oznaczenia stęŝenia amoniaku i siarkowodoru wykonano z uŝyciem rurek wskaźnikowych i pompki mieszkowej (rys. 17). Metoda jest stosowana do tak zwanego zgrubnego określenia zawartości badanego gazu (dokładność około 25%). Rurki wskaźnikowe to dwustronnie zaślepione rurki szklane, wypełnione adsorbentem, który zabarwia się wskutek reakcji z badanymi gazami. Pompka umoŝliwia zassanie określonej ilości powietrza, np. 100 cm 3 (na jedno zassanie) i przetłoczenie jej odpowiednią ilość razy przez rurkę (po odłamaniu końcówek). Wysokość warstwy zabarwionej jest miarą stęŝenia zanieczyszczenia w próbce. Na rysunku 18 przedstawiono zasady odczytu stęŝenia, w przypadkach, gdy czoło barwnej warstwy nie jest prosta. Zakresy pomiarowe dostępnych rurek wskaźnikowych do oznaczeń stęŝenia amoniaku i siarkowodoru zestawiono w tabeli 6. Rys. 17. Rurki wskaźnikowe i pompka mieszkowa (harmonijkowa) Rys. 18. Sposoby odczytu wyniku pomiaru stęŝenia rurką wskaźnikową 31

Tabela 6. Zakresy pomiarowe rurek wskaźnikowych do oznaczeń stęŝenia H 2 S i NH 3 [14] 3.5. Metodyka prognozowania zasięgu uciąŝliwości zapachowej Na podstawie doświadczalnie wyznaczonych wartości emisji zapachowej z badanej chlewni oraz badanego wycinka powierzchni gnojowicy oszacowano wielkość emisji z wszystkich chlewni i całej powierzchni obu lagun. W odniesieniu do lagun załoŝono, Ŝe badany wycinek powierzchni jest reprezentatywny dla całej powierzchni obu lagun. ZałoŜono ponadto, Ŝe emisję roczną moŝna obliczyć na podstawie wartości średniej z uzyskanych w czasie 10-dniowych pomiarów we wrześniu, a emisję maksymalną w skali roku na podstawie wartości maksymalnej w okresie pomiarów. Wartość emisji z badanej chlewni uznano za charakterystyczną dla III etapu tuczu. ZałoŜono, Ŝe w tej fazie tuczu na fermie znajduje się 1/3 wszystkich świń. Emisje dla tuczników w I i II fazie tuczu (załoŝono jednakowe liczebności) obliczono korzystając z proporcji wskaźników emisji, wynikającej z przeglądu piśmiennictwa (faza I : II : III = 1 : 2 : 4) [2]. Oszacowane wartości emisji zapachowej z chlewni i lagun wykorzystano do obliczenia wartości stęŝenia zapachowego w otoczeniu obejmującym wieś Miętno w róŝnych sytuacjach meteorologicznych. Stosując róŝę wiatrów Stacji IMiGW Szczecin-Dąbie określono stęŝenia maksymalne, które mogą być osiągane na terenie wsi oraz prawdopodobieństwo występowania zapachu rozpoznawalnego (c od,60min = 1 ou E /m 3 ). W czasie obliczeń stosowano program OPERAT 2000 (R. Samoć, Proeko - Kalisz). ZałoŜono, Ŝe źródłem emisji są dwa prostokątne źródła powierzchniowe o róŝnej wysokości z minimalną prędkością wyrzutu gazów. Przyjęto niezmienną w czasie wartość aerodynamicznej szorstkości powierzchni 0,035m (pola uprawne). 32

4. Wyniki pomiarów Wyniki pomiarów zapachowego stęŝenia (c od [ou/m 3 ]) zanieczyszczeń emitowanych gazów oraz stęŝenia amoniaku i siarkowodoru przedstawiono poniŝej w formie tabel: Tabela 7. Wyniki pomiarów emisji zapachowej z badanej chlewni Tabela 8. Wyniki pomiarów emisji amoniaku z badanej chlewni Tabela 9. Wyniki pomiarów emisji siarkowodoru z badanej chlewni Tabela 10. Wyniki pomiarów emisji zapachowej z lagun Tabela 11. Wyniki pomiarów emisji amoniaku z lagun Tabela 12. Wyniki pomiarów emisji siarkowodoru z lagun oraz w formie rysunków: Rysunek 19. StęŜenie zapachowe zanieczyszczeń gazów wentylacyjnych z badanej chlewni Rysunek 20. Strumień zapachowy (emisja) z chlewni Rysunek 21. Emisja amoniaku z badanej chlewni Rysunek 22. Emisja siarkowodoru z badanej chlewni Rysunek 23. StęŜenie zapachowe w próbkach pobranych znad powierzchni gnojowicy Rysunek 24. Strumień zapachowy (emisja) z powierzchni gnojowicy Rysunek 25. Emisja amoniaku z powierzchni gnojowicy Rysunek 26. Emisja siarkowodoru z powierzchni gnojowicy Symbole uŝyte w tabelach dotyczących badanej chlewni oznaczają: h wysokość otworu wentylacyjnego (stopień uchylenia okienek) [m] v prędkość przepływu powietrza przez okienka [m/s] V łączny strumień powietrza wlotowego: V = 10 L h v (L = 1,25m, szerokość okienka; 10 liczba uchylonych okienek) c od stęŝenie zapachowe [ou/m 3 ] q od emisja zapachowa [ou/s]: q od = V c od Wartości emisji zanieczyszczeń z powierzchni lagun obliczano jako: gdzie: q od [ou/s] = V K c F L /F K V K - strumień powietrza przepływającego pod kołpakiem w czasie pobierania próbki [m 3 /s], c - zmierzone stęŝenie wynik pomiaru stęŝenia, c od [ou/m 3 ] lub c [mg/m 3 ], F L /F K - stosunek powierzchni obu lagun z gnojowicą do powierzchni przykrytej kołpakiem. 33

enia w tabeli:h wysokość otworu wentylacyjnego [m] v prędkość przepływu [m/s] V* - zmierzona prędkość przepływu[m 3 /s] c od - stęŝenie zapachowe [ou/m 3 ] q od - emisja zapachowa [ou/s] Tabela 7. Wyniki pomiarów emisji zapachowej z chlewni Data Godzina pobrania próbki Strumień gazów wentylacyjnych h [m] v [m/s] V [m 3 /s] Strumień zanieczyszczeń Przed weryfikacją c od q od Po weryfikacji c od q od [ou/m 3 ] [ou/s] [ou/m 3 ] [ou/s] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 22.09 09:00 0,05 5 3,13 * * * * 23.09 09:00 0,08 5 5,00 4600 23000 * * 24.09 25.09 26.09 27.09 28.09 29.09 09:00 0,08 5,1 5,10 2846 14515 2733 13939 14:55 0,14 2,8 4,90 6500 31850 * * 08:45 0,06 5,9 4,43 5348 23664 5466 24188 15:00 0,145 6,5 11,78 9592 113002 * * 08:30 0,058 1,6 1,16 4200 4872 * * 14:40 0,155 3,4 6,59 4980 32805 6189 40770 08:26 0,11 2,2 3,03 5500 16638 5466 16535 16:40 0,18 3,2 7,20 2498 17986 * * 09:25 0,082 1,7 1,74 3900 6796 3865 6735 16:30 0,16 2,1 4,20 2236 9391 * * 08:40 0,07 1,3 1,14 4035 4590 3701 4210 13:30 0,16 1,3 2,60 2958 7691 4402 11444 30.09 09:50 0,075 2,9 2,72 3111 8459 * * 12000 c od [ou/m 3 ] 10000 8000 6000 4000 2000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Rys. 19. StęŜenie zapachowe w gazach wentylacyjnych z badanej chlewni 12000 q od [ou/s] 10000 8000 6000 4000 2000 Średnia geometryczna : 14873 13304 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Rys. 20. Strumień zapachowy (emisja) z chlewni * - wynik odrzucony

Tabela 8. Wyniki pomiarów emisji amoniaku z chlewni Data Godzina pobrania próbki Czas do analizy [min] Strumień gazów wentylacyjnych h v V * [m] [m/s] [m 3 /s] Strumień zanieczyszczeń C NH3 q NH3 [mg/m 3 ] [mg/s] 1 2 3 4 5 6 7 8 22.09 09:00 390 0,05 5 3,13 0 0 23.09 09:00 70 0,08 5 5,00 2 10,0 24.09 25.09 09:00 60 0,08 5,1 5,10 6,5 33,2 14:55 20 0,14 2,8 4,90 0 0 08:45 10 0,06 5,9 4,43 12 53,2 15:00 155 0,145 6,5 11,78 5 58,9 26.09 08:30 45 0,058 1,6 1,16 1 1,16 27.09 16:40 115 0,18 3,2 7,20 0 0 28.09 09:25 35 0,082 1,7 1,74 2 3,48 16:30 95 0,16 2,1 4,20 1 4,20 29.09 08:40 45 0,07 1,3 1,14 2 2,28 Emisja NH3 [mg/s] 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Rys. 21. Emisja amoniaku z chlewni 30.09 09:50 15 0,075 2,9 2,72 9 24,5 Średnia geometryczna : 21,2 Tabela 9. Wyniki pomiarów emisji siarkowodoru z chlewni Data Godzina pobrania próbki Czas do analizy [min] Strumień gazów wentylacyjnych h v V * [m] [m/s] [m 3 /s] Strumień zanieczyszczeń c NH3 q NH3 [mg/m 3 ] [mg/s] 22.09 09:00 380 0,05 5 3,13 2,5 7,82 23.09 09:00 75 0,08 5 5,00 2 10,0 24.09 25.09 09:00 70 0,08 5,1 5,10 2 10,2 14:55 25 0,14 2,8 4,90 2 9,8 08:45 15 0,06 5,9 4,43 2 8,86 15:00 150 0,145 6,5 11,78 0 0 26.09 08:30 50 0,058 1,6 1,16 2 2,32 27.09 16:40 100 0,18 3,2 7,20 1 7,20 28.09 09:25 40 0,082 1,7 1,74 2 3,48 Średnia geometryczna : 7,5 Emisja H2S [mg/s] 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 1 2 3 4 5 6 7 8 Rys. 22. Emisja siarkowodoru z chlewni 35

Tabela 10. Wyniki pomiarów emisji zapachowej z lagun Strumień zanieczyszczeń Godzina Data pobrania Przed weryfikacją Po weryfikacji próbki c od q od c od q od [ou/m 3 ] [ou/s] [ou/m 3 ] [ou/s] 23.09 09:00 7100 75113 * * 24.09 09:10 2300 24332 2298 24314 2700 28564 * * 15:50 3100 32796 * * 3700 39144 * * 25.09 08:15 5200 55013 5234 55377 5700 60302 5708 60389 15:15 5200 55013 5234 55377 6500 68766 * * 26.09 08:25 5200 55013 * * 4200 44433 * * 14:45 5000 52897 * * 5200 55013 * * 27.09 09:30 3700 39144 5234 55377 2900 30680 * * 16:25 5500 58186 * * 2700 28564 * * 28.09 09:10 4400 46549 * * 8400 88866 * * 15:35 4000 42317 4036 42701 3400 35970 * * 29.09 08:45 7400 78287 7403 78315 7400 78287 7403 78315 13:30 2900 30680 2854 30194 3400 35970 3394 35907 30.09 09:30 4400 46549 4402 46566 6000 63476 5961 63063 Średnia geometryczna : 49335 StęŜenie zapachowe, cod [ou/m 3 ] 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 Rys. 23. StęŜenie zapachowe w próbkach pobranych nad powierzchni gnojowicy Emisja zapachowa, qod [ou/s] 100000 90000 80000 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 Rys. 24. Strumień zapachowy (emisja) z powierzchni gnojowicy 36

Tabela 11. Wyniki pomiarów emisji amoniaku z lagun Strumień zanieczyszczeń Godzina Data pobrania Czasdo analizy C NH3 E NH3 próbki [min] [mg/m 3 ] [mg/s] 22.09 11:00 250 0 0 23.09 09:00 105 6 90,6 24.09 09:10 60 12 181,2 15:50 22 26 392,6 25.09 08:15 5 7 105,7 15:15 15 16 241,6 26.09 08:25 35 7 105,7 27.09 16:25 120 21 317,1 28.09 09:10 40 20 302 15:35 130 21 317,1 29.09 08:45 45 17 256,7 30.09 09:30 60 24 262,4 Średnia geometryczna : 214,4 Tabela 12. Wyniki pomiarów emisji siarkowodoru z lagun Strumień zanieczyszczeń Godzina Data pobrania Czas c próbki do analizy NH3 E NH3 [mg/m 3 ] [mg/s] [min] 22.09 11:00 240 2,5 37,75 23.09 09:00 115 2 30,2 24.09 09:10 65 2 30,2 15:50 30 2 30,2 25.09 08:15 10 3 45,3 15:15 145 2 30,2 26.09 08:25 45 2,5 37,75 27.09 16:25 105 1 15,1 28.09 09:10 45 4 60,4 15:35 140 2 30,2 Średnia geometryczna : 34,73 Emisja H2S [mg/s] Emisja NH3 [mg/s] 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Rys. 25. Emisja amoniaku z powierzchni gnojowicy 70 60 50 40 30 20 10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Rys. 26. Emisja siarkowodoru z powierzchni gnojowicy 37

5. Opracowanie wyników pomiarów 5.1. Oszacowanie wskaźnika emisji zapachowej Wyznaczone wartości maksymalnej i średniej emisji zapachowej z badanej chlewni, zawierającej 525 tuczników w trzeciej fazie tuczu, pozwoliły oszacować wskaźnik emisji odniesiony do jednej sztuki z tej grupy. Wskaźniki dla tuczników w I i II fazie tuczu obliczono korzystając z proporcji 1 : 2 : 4 (patrz rozdz. 4 części referatowej) [2]. Wyniki obliczeń, przeprowadzonych dla wartości średnich dla okresu pomiarów i wartości maksymalnych w tym okresie, zestawiono w tabeli 13. Tabela 13. Oszacowanie wskaźnika emisji i łącznej emisji średniej i maksymalnej z wszystkich chlewni Wartości dotyczące III fazy Emisja Wskaźnik 525 sztuk na sztukę tuczu ou E /s ou E /s sztuka średnie 13304 25 maksymalne 40770 78 Oszacowanie łącznej emisji zapachowej średniej z chlewni Wskaźnik Liczba sztuk Emisja ou E /s sztuka sztuk q od [ou E /s] III etap tuczu 25 4667 118258 II etap tuczu 13 4667 59129 I etap tuczu 6 4667 29564 Łącznie 12,7 14000 59129 Oszacowanie łącznej emisji zapachowej maksymalnej z chlewni Wskaźnik Liczba sztuk Emisja ou E /s sztuka sztuk q od [ou E /s] III etap tuczu 78 4667 364000 II etap tuczu 39 4667 182000 I etap tuczu 20 4667 91000 Łącznie 39,0 14000 182000 Średnie i maksymalne wartości emisji zapachowej w okresie pomiarów zastosowano w czasie modelowania dyspersji odorantów w atmosferze, jako wartości średnie i maksymalne w skali roku. Analogiczne załoŝenie przyjęto w odniesieniu do emisji z lagun z gnojowicą (emisja średnia: 49340 ou E /s; emisja maksymalna: 78300ou E /s).

5.2. Modelowanie dyspersji odorantów w otoczeniu Dane do obliczeń w siatce receptorów otaczającej fermę, potraktowaną jako dwa prostokątne emitory powierzchniowe, przedstawiono w tabeli 14. Na rysunkach 27-29 zamieszczono wyznaczone izolinie prawdopodobieństwa przekraczania poziomów c od.60min = 1 ou E /m 3 (środowiskowy próg rozpoznawalności) oraz 10 i 100 ou E /m 3. Na rysunku 30 przedstawiono izolinie stęŝeń maksymalnych w skali roku (bez uwzględnienia okresu nawoŝenia pól gnojowicą. Tabela 14. Dane do obliczeń przygruntowych stęŝeń zapachowych w siatce receptorów (fragment raportu sporządzanego w programie OPERAT 2000) System obliczeń rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń "OPERAT-2000" v. 4.5.2 R. Samoć zatwierdzony przez Instytut Ochrony Środowiska w Warszawie pismem znak BA/147/96. wersja wygenerowana dla Zakładu Ekolog. Podstaw InŜ. Środowiska Politechniki Szczecińskiej Dane do obliczeń stęŝeń w sieci receptorów Nazwa zakładu: Ferma w Miętnie Dane emitorów Symb. wysokość średnica prędkość temperat. parametr ciepło wł. szorstkość emitora emitora gazów gazów emitora gazów terenu [m] [m] [m/s] [K] [kj/m 3 /K] [m] L 1 40 1 293 0,0 1,33 0,035 CH 5,9 150 1 295 0,0 1,33 0,035 Współrzędne obrysu emitora powierzchniowego: Laguny Lp X [m] Y [m] 1 635 587 2 680 557 3 720 632 4 680 657 Współrzędne obrysu emitora powierzchniowego: Chlewnie Lp X [m] Y [m] 1 730 465 2 865 385 3 960 545 4 815 620 Dane meteorologiczne RóŜa wiatrów ze stacji meteorologicznej : Szczecin - Dąbie, wysokość anemometru 23 m. W obliczeniach przyjęto stałą anemometru 14 m parametr rok okres grzewczy okres letni Temperatura [K] 281,4 275,8 286,9 okres róŝa wiatrów ułamek udziału nr okresu w roku 1 roczna 1 Emisja zanieczyszczeń do atmosfery Symb. Nazwa emitora Nazwa Emisja maks. Emisja średn. zanieczyszczenia 1 okr.[ou/s] 1 okr.[ou/s] L Laguny odory 78315 49277 CH Chlewnie odory 182000 58980 39

Rys. 27. Izolinie prawdopodobieństwa przekraczania poziomu c od = 1 ou E /m 3 Rys. 28. Izolinie prawdopodobieństwa przekraczania poziomu c od = 10 ou E /m 3 40

Rys. 29. Izolinie prawdopodobieństwa przekraczania poziomu c od,69min = 100 ou E /m 3 Rys. 30. Izolinie maksymalnych stęŝeń zapachowych w skali roku 41

6. Podsumowanie i wnioski Badania wykonane w czasie 10 dni września 2008 roku w chlewni tuczu, w której znajdowało się 525 tuczników w III fazie tuczu, pozwoliły stwierdzić, Ŝe wentylatory chlewni są źródłem około 13000 ou E /s (maksymalnie około 41000 ou E /s).. Orientacyjna wartość emisji zapachowej z wszystkich chlewni fermy (14000 tuczników) wynosiła około 60000 ou E /s (maksymalna: około 180000 ou E /s). Oszacowanie zostało oparte na załoŝeniu, Ŝe proporcja wskaźników emisji w trzech kolejnych fazach tuczu wynosi 1 : 2 : 4 [2]. Emisja zapachowa z powierzchni dwóch odkrytych lagun z gnojowicą wynosiła w okresie pomiarów średnio około 50000 ou E /s (maksymalnie około 80000 ou E /s). Oznacza to, Ŝe wskaźnik emisji, odniesiony do jednej sztuki, wynosi około 4 ou E /s sztuka (maksymalnie około 6 ou E /s sztuka). Średni wskaźnik emisji zapachowej, odniesiony do jednego tucznika w III fazie tuczu, wynosi około 30 ou E /s sztuka (25+4 6). Średni dla całej fermy wskaźnik emisji zapachowej, oszacowany na podstawie wymienionych wyników pomiarów oraz danych z piśmiennictwa (dotyczących innych faz tuczu), wynosi: (60000 + 50000) ou E /s / 14000 sztuk = 7,9 ou E /s sztuka. Oszacowane wskaźniki emisji są zgodne z danymi z piśmiennictwa [2, 12]. Wykorzystanie oszacowanego wskaźnika emisji odniesionego do wszystkich faz tuczu pozwala stwierdzić, Ŝe na terenie wsi Miętno są dotrzymane standardy zapachowej jakości powietrza, wymieniane w projektach polskich aktów prawnych. Częstość przekraczania progu rozpoznawalności w skali roku jest mniejsza od 8%. Zapach wyraźny (c od,60min = 10 ou E /m 3 ) moŝe być wyczuwalny przez ponad 8% czasu roku w odległości od fermy mniejszej niŝ 200m, a zapach mocny ((c od,60min = 100 ou E /m 3 ) w tylko w bezpośrednim sąsiedztwie emitorów. Pełna ocena zapachowej uciąŝliwości fermy powinna być oparta na wynikach badań dotyczących róŝnych faz tuczu i wykonanych w róŝnych warunkach atmosferycznych. Powinna równieŝ obejmować zagadnienia uciąŝliwości zapachowej w czasie rozprowadzania gnojowicy na pola. 42