Wykorzystanie modeli dyspersji we wstepnych ocenach jakosci powietrza, spelniajacych wymagania Unii Europejskiej

• Autorzy: Trapp J
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Podstawowym dokumentem określającym wymagania dotyczące oceny jakości powietrza w krajach Unii Europejskiej jest Dyrektywa 96/62/EC z dnia 27 września 1996 roku; zwana dyrektywą ramową. Polska podejmująca starania o członkostwo we Wspólnocie Europejskiej powinna wprowadzić do swojego prawodawstwa ekologicznego zasady i kierunki działań zapisane w tym dokumencie oraz w dyrektywach pochodnych lub w ich projektach (Counsil Directive 99/30/EC, 1999; Counsil Decision 97/101/EC, 1997; Proposal for a Counsil Directive COM (1998)591, 1998). Nadrzędnym celem działań wynikających z dyrektywy ramowej jest niepogorszenie jakości powietrza w rejonach, gdzie jest ona dobra, oraz jej poprawa w pozostałych. Zgodnie z zaleceniami dyrektywy ramowej tworzenie systemów krajowych diagnozujących na bieżąco stan czystości powietrza powinno być poprzedzone tak zwaną oceną wstępną. Ocena ta powinna być powtarzana co 5 lat, co pozwoli na świadome przekształcanie i modernizowanie systemu oceny bieżącej. Województwem, w którym stosunkowo wcześnie podjęto działania zmierzające do realizacji zaleceń dyrektywy ramowej Unii Europejskiej jest województwo zachodniopomorskie. Realizacja tego zadania wymagała przezwyciężenia wielu problemów metodycznych. Jednym z nich było uzyskanie informacji o przestrzennym rozkładzie stężeń zanieczyszczeń w warunkach rzadkiej sieci punktów mierzących ich wartości. W artykule przedstawiono propozycję rozwiązania tego problemu, w sposób spełniający wymagania stawiane przez i dyrektywę ramową i dyrektywy pochodne Unii Europejskiej. Ograniczone ramy artykułu spowodowały, że prezentację proponowanych procedur przedstawiono na przykładzie N02. Wstępną oceną objęte są jednostki terytorialne nazywane strefami. Strefy powinny obejmować cały kraj i zgodnie z projektem nowej ustawy o ochronie środowiska, w Polsce należą do nich miasta o liczbie mieszkańców powyżej 250 tysięcy oraz powiaty. Wstępna ocena jakości powietrza ma na celu zgromadzenie informacji o jakości powietrza na obszarze poszczególnych stref. Znajomość stężeń zanieczyszczeń pozwala na zaklasyfikowanie każdej ze stref do jednej z trzech klas. W klasie I mieszczą się strefy o dużej gęstości zaludnienia i złych warunkach aerosanitarnych. Na tych terenach należy podjąć intensywne działania zmierzające do ograniczenia emisji i poprawy jakości powietrza. W klasie II znajdują się obszary zurbanizowane i inne strefy, w których stan aerosanitarny jest lepszy niż w klasie I, ale nie zadowalający. W planach rozwoju tych stref należy z dużą ostrożnością podejmować decyzje wprowadzające na ich obszar nowe źródła zanieczyszczeń powietrza. Powinien być tutaj wdrażany długoletni program poprawy jakości powietrza oraz jego kontroli. Do III klasy należą strefy o dobrym i bardzo dobrym stanie aerosanitarnym, należy na ich obszarze prowadzić stałą kontrolę jakości powietrza. Zaliczenie stref do poszczególnych klas czystości powietrza uwzględnia wartości progowe stężeń: stężenie dopuszczalne (wartość graniczna stężenia), górny i dolny próg oszacowania. Klasyfikacja stref następuje poprzez porównanie występujących na jej obszarze maksymalnych stężeń zanieczyszczeń z górnym i dolnym progiem oszacowania. Do pierwszej klasy zaliczane są strefy, w których maksymalne stężenia substancji zanieczyszczającej powietrze są większe od górnego progu oszacowania. Do drugiej klasy - strefy o maksymalnych stężeniach mieszczących się pomiędzy dolnym i górnym progiem oszacowania. Do klasy trzeciej należą strefy o wartościach stężeń substancji zanieczyszczającej powietrze poniżej dolnego progu oszacowania. Celem następnego zadania realizowanego w ramach wstępnej oceny jest uzyskanie informacji dotyczących przestrzennej zmienności stężeń zanieczyszczeń wewnątrz każdej ze stref. W sumie na obszarze województwa działa 26 stanowisk, w których wykonywane są pomiary N02. W czterech powiatach: białogardzkim, drawskim, pyrzyckim i sławieńskim nie prowadzi się pomiarów stężeń zanieczyszczeń. W tej sytuacji jedynym wiarygodnym źródłem informacji o jakości powietrza w tych strefach stają się badania modelowe. W województwie zachodniopomorskim wykorzystano dwa modele: ISCST3 oraz CALMET/ CALPPUFF. Modelowanie wykonano dla pól podstawowych receptorów o powierzchni 1 km2. Najbardziej ogólną informację o przestrzennym rozkładzie imisji N02 na obszarze województwa zachodniopomorskiego uzyskano dzięki obliczeniu modelem Calpuff stężeń średniorocznych. Wyniki modelowych obliczeń stężeń średniorocznych N02 sugerują, że jakość powietrza w województwie zachodniopomorskim spełnia wymagania Unii Europejskiej. Tymczasem zastosowanie precyzyjniejnego wskaźnika, jakim jest 18 maksimum w roku stężenia godzinowego N02 wykazało, że stan aerosanitarny województwa jest zróżnicowany. Oprócz zaliczenia stref do poszczególnych klas jakości powietrza modelowanie umożliwia uzyskanie informacji o przestrzennym zróżnicowaniu stężeń zanieczyszczeń na ich obszarze. W artykule przedstawiono wyniki obliczeń modelowych odnoszące się do Szczecina. Zarówno wartości jak i obraz przestrzennego zróżnicowania stężeń N02 potwierdzają stwierdzoną już w przypadku całego województwa zależność od długości okresu uśredniania. Średnioroczne stężenie N02 zmienia się w zakresie od kilku |ig/m3 w północnej i wschodniej części Szczecina do prawie 25 ng/ m3 w centrum i w dzielnicach przemysłowych. Na zmienność przestrzenną N02 znacząco wpływają liniowe (komunikacyjne) źródła zanieczyszczeń. Najwyższe wartości drugiego wskaźnika tj. 18 maksimum w roku stężenia godzinnego przekraczają 200 |ag/m3 , a więc są wyższe od tak zwanej wartości granicznej. Zarówno w dyrektywach Unii Europejskiej jak i w przygotowanych w formie maszynopisów instrukcjach polskich instytucji zajmujących się ich wdrażaniem przedkłada się informacje pochodzące z pomiarów nad uzyskiwanymi w wyniku obliczeń modelowych. Słuszność tej ogólnej zasady jest oczywista dla każdego przyrodnika. Autor artykułu także nie zamierza jej kwestionować, stwierdza jedynie, że ma ona zastosowanie wtedy, kiedy uzyskany z pomiarów zbiór informacji o jakości powietrza spełnia następujące kryteria: - pozwala na pozbawioną istotnych luk charakterystykę przestrzennej zmienności stężeń zanieczyszczeń, - uzyskane informacje pochodzą ze stanowisk, które można uznać za reprezentatywne dla większych, adekwatnych dla skali badań powierzchni, - pomiary prowadzone są z częstością odpowiadającą interwałom czasowym uwzględnionym we wskaźnikach przyjętych przez dyrektywy Unii Europejskiej. W województwie zachodniopomorskim większość spośród tych kryteriów nie jest spełniona. W tej sytuacji informacje o przestrzennym zróżnicowaniu stężeń N02 uzyskano głównie dzięki obliczeniom wykonanym modelami najnowszej generacji. Po wykonaniu wstępnej oceny jakości powietrza będzie możliwe takie przekształcenie istniejącej sieci stanowisk pomiarowych, które zapewni spełnienie uprzednio wymienionych kryteriów odnoszących się do informacji zebranych w trakcie pomiarów.

EN

The basic document defining the requiretents concerning the evaluations of air quality in the European Union countries is the Directive 96/62/EC dated September 27, 1996; named the frame directive. Poland should introduce to its ecological legislation the rules and directions inscribed in this document and in the related directives or in their projects (Counsil Directive 99/30/EC, 1999; Counsil Decision 97/101/EC, 1997; Proposal for a Counsil Directive COM (1998)591,1998). The superior objective of activities resulting from the frame directive is not worsening of air quality in areas where it is good and its betterment in remaining. According to the frame directive requirements the creation of the national systems currently diagnosing the state of air cleanness, should be forwarded by so called initial evaluation. This evaluation should be repeatable every 5 years, what allow to conscious transformation and modernization of the current evaluation system. The voivodeship in which relatively early the activities tending towards the realization of recommendations of the European Union frame directive were undertaken is the zachod- niopomorskie voivodeship. The realization of this task needed the overcoming of many methodical problems. One of them was to obtain the information on the spatial dispersion of pollutions concentrations in the conditions of the rare network of the points measuring their values. In the article the proposal how to solve this problem in the way in accordance with requirements put by the frame directive and the European Union derivative directives was presented. The limited frames of the article cau-sed that the presentation of proposed procedures was made on the example of the N02. The initial evaluation included the territorial units called zones. The zones should include all the country and accordingly with the project of the new act on environmental protection. In Poland belong to them towns with the amount of inhabitants above 250 thousands and poviats (land districts). The introductory evaluation of air quality is to aggregate information on air quality on the area of particular zones. The knowledge about the concentrations of pollutions allows to classify of each zone to the one of the three classes. In the class I the zones of big density of population and the wrong aerosanitary conditions are placed. On these terrains the intensive activities tending to the emission limitation and the betterment of air quality should be undertaken. In the class II there are urban areas and another zones where the aerosanitary state is better to the class I, but unsatisfactory. In the development plans of these zones we should with a big caution make decisions, introducing on their area new sources of air pollution. The long-term programme of air quality betterment and its control should be implemented here. The zones of a good and a very good aerosanitary condition belong to the class III. The permanent control of air quality should be done on their area. The inclusion of zones to the particular classes of air cleaness includes the threshold values of pollution concentrations: permissible concentration (extreme value), top and bottom evaluation verges. The classification of zones is done by the comparison of taking a place on its area maximum concentrations of air pollutions with the top and the bottom evaluation threshold. To the first class we include the areas where the maximum concentrations of substances which pollute the air are bigger to the top evaluation threshold. To the second class, zones of maximum concentrations included between the bottom and the top threshold of evalu-ation. To the third class belong the zones of the concentration values of the polluting air substance below the bottom estimation. The objective of the next task which is realized in the frame of the introductory evaluation is obtaining of the information concerning the spatial change-ability of contamination concentrations inside each of zones. Summing up the 26 posts works on the voivodeship area where the measures of the N02 are made. In four poviats: Bialogard, Draw- sko, Pyrzyce, Slawienski we do not measure contaminations concentrations. In this situation the only reliable source of information on the air quality in these areas are the model examinations. In zachodniopomorskie voivo- deship the two models are used: ISCST3 and CALMET/CALPPUFI The modelling was made for the basic receptors fields of the surface 1 km. The most general information on the spatial distribution of N02 emission on the area of the examined voivodeship was obtained thanks to the calculations by Calpuff model the concentrations per the average year. The results of model calculations of the N02 concentrations per the average year suggest that the air quality in the zachodniopomorskie voivodeship satisfies the European Union requirements. Meanwhile the application of the more precise indicator which is 18 maximums in the year of the N02 hour concentration, indicated that the aerosanitary condition of the voivodeship is differentiated. Apart from inclusion of areas to the particular classes of the air quality the modelling makes possible to get the information on the spatial differentiation of the contaminations concentrations on their area. In the article there are presented the results of the modelling calculations referred to Szczecin. As values as a picture of spatial differentiation of the N02 concentrations confirm the already accepted in a case of a whole voivodeship the relation from the lenght of the average period. The N02 concentration per the average year is changing in the range from a few(j.g/ml in the northern and the eastern part of Szczecin to almost 25 ng/ml in the centre and in the industrial districts. For the spatial changability of the N02 significantly influence the linear (transportation) sources of pollutions. The highest values of the second indicator i.e. 18 maximums per a year of the hour concentration overstep 200 ng/ml and then they are higher than so called extreme value. As in the European Union directives as in the prepared instructions of Polish institutions busy with their implementation we give priority to informations coming from the measures to the obtained from the model calculations. Rightness of this principle is obvious for every naturalist. The author of the paper is not going to question it, as well. He only ascertains that it is applied when the got from the measures set of information about the air qullity fulfills the following criteria: - allows for the characterization of the spatial changeability of contamination concentrations free from crucial gasps; - receiving of the information coming from the posts which we can recognize as representative for bigger, adequate for the scale surface examinations; - measures are made with a frequency responding to the time intervals included in the indicators accepted by the European Union directives. In the zachodniopomorskie voivodeship the most of these criteria is not accepted. In this situation the informations on the spatial differentiation of the N02 concentration were mainly obtained thanks to the calculations made by models of the newest generation. After the performance of the introductory evaluation of air quality, such a transformation of existing network of measure posts will be possible, which assure the existance of above mentioned criteria referred to the information accumulated during the measures.

Słowa kluczowe

PL

Unia Europejska; ocena jakosci; jakosc powietrza; model ISCST3; powietrze; woj.zachodniopomorskie; model CALPUFF

• Wydawca: -
• Czasopismo: Człowiek i Środowisko
• Rocznik: 2001
• Tom: 25
• Numer: 3
• Opis fizyczny: s.381-393,rys.,tab.,bibliogr.

Twórcy

autor

Trapp J

• Uniwersytet Gdanski, 80-264 Gdansk, ul.Dmowskiego 16a

Bibliografia

• 1. Council Directive 96/62/EC of 27 September 1996 on ambient air ąuality assesment and management
• 2. Council Directive 99/30/EC of 22 April 1999 relating to limit values for sulphur dioxide, nitrogen dioxide and oxides of nitrogen, particulate matter and lead in ambient air
• 3. GI0Ś 2000 Metodyka wstępnej oceny jakości powietrza w Unii Europejskiej (maszynopis)
• 4. I0Ś 2000 Wskazówki do modernizacji monitoringu jakości powietrza pod kątem dostosowania systemu do wymagań UE ze szczególnym uwzględnieniem dużych miast (maszynopis)
• 5. Proposal for a Council Directive relating to a limit values for benzene and carbon monoxide in ambient air. COM (1998) 591
• 6. EPA 2000 Reąuirements for Preparation, Adoption and Submittal of State Implementation Plans (Guideline on Air Quality Models); Proposed Rule