Prach

Kouzelné slůvko překročení imisního limitu

Kdy dochází k překročení limitu? A co znamená ono číslo s počtem překročení? Je překročení imisního limitu a překročení hodnoty imisního limitu to samé? Jak poznáte, kdy vás někdo vodí za nos? Více v článku.

Většinu lidí především zajímá, jestli byl nebo nebyl překročen imisní limit. Limitů je pro jednotlivé škodliviny celá řada. Jsou uvedeny buď v příloze 1 zákona o ochraně ovzduší č. 201/2012 Sb., nebo je můžete najít na stránkách ČHMÚ. Většina limitů se vztahuje k ročním průměrům. V těchto případech je odpověď jednoduchá. Průměrná roční koncentrace je buď větší než hodnota imisního limitu, a pak k překročení dochází, nebo je nižší popř. přesně rovna hodnotě imisního limitu, a k překročení nedochází.

Avšak česká legislativa zná i imisní limity pro denní, popř. hodinové koncentrace. Pozor, i tyto imisní limity se vždy vyhodnocují za kalendářní rok. A ve vztahu ke kalendářnímu roku legislativa stanovuje i povolený počet překročení hodnoty imisního limitu.
A tady začíná kouzlení s čísly a pojmy (a často i dojmy).

Mnohokrát jsem již slyšel či četl vyjádření typu: „Imisní limit pro prašnost PM10 byl v Brně překročen už 40krát„. Kdybych byl problematikou ovzduší nepolíben, tak se zděsím, že zde máme 40x vyšší koncentrace, než dovoluje zákon. Ale tak to samozřejmě není. Především prašnost PM10 má dva imisní limity – pro průměrnou roční koncentraci, a pro denní koncentraci. Onen člověk tedy zřejmě myslel denní koncentraci (imisní limit pro průměrnou roční koncentraci není v posledních letech překračován), ale pokud to nespecifikoval, může tím leckoho uvést v omyl, a mimo jiné se usvědčit z neznalosti problematiky (v lepším případě 😊).

Přesto existují v ČR lokality, kde jsou měřeny násobky imisního limitu – např. na Ostravsku je tvrzení „Imisní limit pro benzo[a]pyren byl v lokalitě Ostrava – Radvanice ZÚ 9x překročen“ bohužel pravdivé.

Předpokládejme tedy, že zaznělo „Imisní limit pro denní koncentraci PM10 byl 40x překročen„. Touto větou se Vám právě onen člověk snaží namluvit, že kalendářní rok má minimálně 1440 dní. Proč? Protože zákon říká, že hodnota imisního limitu může být za rok 35x překročena. Tudíž až když je 36. hodnota PM10 za kalendářní rok nad hodnotou imisního limitu (50 µg∙m–3), dochází k překročení imisního limitu. Pokud tedy zazní, že byl denní limit překročen 40x, došlo k překročení hodnoty imisního limitu v (36 x 40) = 1440 dnech … za kalendářní rok. Opět to daného člověka usvědčuje z neznalosti problematiky nebo ze snahy vytvořit senzaci. Správně tedy musí říct, že hodnota imisního limitu byla překročena 40x, čili o 5 dní více, než za kalendářní rok povoluje legislativa. Ale to už nezní tak bombasticky, že?

I v problematice ovzduší platí, že ďábel se skrývá v detailech, a vypuštěním jednoho slovíčka (nebo zaměněním písmenka – viz. článek Emise nebo imise) může tvrzení dostat úplně jiný rozměr. Tím nechci říct, že i já nezjednodušuji, když probíráme ovzduší např. v hospodě. Ale když píši nějakou studii, či jiný závazný dokument, tak si na tyto detaily musím dávat pozor.

Ujasnili jsme si tedy trochu terminologii, takže teď už poznáte, že Vám občas někdo předkládá nesmysly nebo zavádějící informace. Můžeme tedy postoupit na vyšší level, aneb jak se dá pomocí překračování „vrtěti psem„.

Vrtění psem

Zrovna nedávno jsem na jednom z jednání zaslechl hodnocení lokalit v Brně podle dnů s překročenou hodnotou imisního limitu ve stylu: „Situace je v lokalitě X 3x horší než v lokalitě Y, protože je tam 3x víc překročení limitu„. Ponechme stranou, že vyjádření je nepřesné, a podívejme se jen na hodnocení podle „dnů s překročením“. Zatímco na základě koncentrací lze situaci v různých lokalitách hodnotit a srovnávat, protože jde o veličinu vyjádřenou číselnými hodnotami, překročení hodnoty imisního limitu je de facto logická funkce překročeno / nepřekročeno (TRUE / FALSE), která se za kalendářní rok načítá.

Pro zjednodušení to převeďme na příklad, se kterým se nějakým způsobem setkal skoro každý – přijímačky na střední školu. V přijímačkách lze získat 365 bodů za 365 otázek (každá otázka je za 1 bod). Abyste se dostali, je nutné vyřešit správně 330 otázek – jinak řečeno, můžete udělat maximálně 35 chyb. Student A udělá 20 chyb, student B udělá 40 chyb. Výsledek je jasný – student A se dostal, student B nikoliv. Ale je student B 2x horší než student A? Procentuální skóre úspěšnosti je 94,5 % vs. 89 %, čili očividně nikoliv!

No a teď stačí počet otázek nahradit počtem dnů v roce, a chyby nahradit počtem dní s překročenou hodnotou imisního limitu. Nepřijetí = překročení limitu. Jediné, co tedy lze na základě počtu dní s překročenou hodnotou imisního limitu poznat je, jestli byl nebo nebyl překročen imisní limit. Srovnávat podle této hodnoty lokality však nejde.

Proto je potřeba pro srovnání používat koncentrace, protože ta nám kromě informace o překročení či nepřekročení poskytne i informace o rozdílech mezi lokalitami. ČHMÚ proto konstruuje např. mapu 36. nejvyšší koncentrace PM10. Z té lze vyčíst, že pokud je tato koncentrace vyšší než 50 µg∙m–3, tak je překročen imisní limit (více než 35 dní naměřilo hodnotu vyšší, než je hodnota imisního limitu), a zároveň je možné koncentrace i plošně srovnávat. To v případě počtu překročení nelze. 

 

Když Vám tedy někdo bude argumentovat pouze dny s překročenou hodnotou imisního limitu, tak zbystřete a chtějte znát i hodnoty koncentrací, protože bez nich může být informace značně zavádějící. 

Jak moc zavádějící vysvětlím na dalším příkladu.

Počet dní vs. koncentrace

V roce 2016 byla průměrná roční koncentrace PM10 v lokalitě Brno – Svatoplukova rovna 29,1 µg∙m–3 a v Brně – Tuřanech 22 µg∙m–3 (viz. ročenka ČHMÚ). V průměru jsou tedy koncentrace v lokalitě u židenických kasáren zhruba o 7 µg∙m–3 vyšší, než na letišti v Tuřanech. Zatím se nebudeme zabývat proč tomu tak je, to bude obsahem některého z příštích příspěvků.

Teď se zaměřme na samotný koncentrační rozdíl a představme si hypotetickou situaci, kdy se denní koncentrace PM10 v Tuřanech pohybují mezi 42 a 49 µg∙m–3 a koncentrace v lokalitě Svatoplukova jsou přesně o 7 µg∙m–3 vyšší. V programu R jsem náhodně vygeneroval 50 dní s koncentracemi dle těchto pravidel a zobrazil výsledek na následujícím obrázku.

 

Pokud se v mém náhodně generovaném souboru dat (50 dní) spočtou dny s překročenou hodnotou imisního limitu, zjistíme velmi nelichotivý poměr 0:39 v neprospěch lokality Svatoplukova. Již za 50 dní tak tato lokalita splnila podmínku pro překročení imisního limitu. Umím si představit, že by okamžitě začala show, jak je situace v Židenicích hrozná, že už došlo k 39 „překročením limitu“, zatímco v pozaďových Tuřanech je naprosto čisto, a k překračování vůbec nedochází. Podtrženo, sečteno, jediným viníkem je tedy doprava.

Ale jaká je situace doopravdy? Průměrná koncentrace v Tuřanech byla v těchto hypotetických 50 dnech 45 µg∙m–3 a ve Svatoplukově 52 µg∙m–3 (přesně o těch 7 µg∙m–3 jak to v ročním průměru vychází). Průměrná koncentrace v Tuřanech tvoří 87 % koncentrací měřených v lokalitě Svatoplukova, tudíž i kdyby se veškerý rozdíl přičetl pouze dopravě, tak by její vliv byl zhruba 13 %. Ale jelikož se koncentrace v Tuřanech pohybovaly pod hodnotou imisního limitu (50 µg∙m–3), a v Židenicích spíše nad touto hodnotou, došlo k překročení hodnoty imisního limitu pouze na stanici Svatoplukova a v Tuřanech nikoliv, přestože se koncentrace příliš nelišily.

Když pak tedy např. politik řekne, že ve Svatoplukově došlo za 50 dní k 39 překročením limitu a v Tuřanech k žádnému, je to bomba, a prosadí si opatření, jaké chce. Kdyby však řekl, že jsou ve Svatoplukově koncentrace o 13 % vyšší než v Tuřanech, neprosadí asi nic. A přesto jsou v tomto případě obě tvrzení pravdivá.

Je to hypotetický příklad, k takto rozdílným hodnotám asi nedojde, ale velmi dobře se na tom dá ukázat, že jen číslo o počtu překročení hodnoty imisního limitu nestačí. Přesto jsou lokality a stanice ze strany politiků, či např. některých webových stránek, hodnoceny pouze skrze „dny s překročením“ 🙁 .

Tuřany vs. Svatoplukova – náhled

A jaká je tedy reálná situace? Jak se liší lokalita Brno – Tuřany, reprezentující předměstské pozadí, a lokalita Brno – Svatoplukova, reprezentující dopravou nejzatíženější část města? Určitě o tom budu psát v některých dalších příspěvcích více, ale když už jsem ty Tuřany a Svatoplukovu nakousl, tak alespoň základní náhled.

Když se dívám na nějaká data, tak jeden z prvních nástrojů, které použiji, je histogram koncentrací. Histogram je velmi užitečný nástroj, který zobrazuje počet výskytů jednotlivých koncentrací (popř. intervalů koncentrací) v daném časovém období. Člověk se tak dozví distribuci koncentrací, tedy jak často jsou určité koncentrace měřeny. Na následujícím obrázku je histogram průměrných denních koncentrací PM10 z Tuřan a Svatoplukovy za roky 2010 – 2016 (cca 2500 hodnot).

 

Už na první pohled je zřetelné, že Tuřany měří častěji nižší koncentrace, nejčastěji pak zhruba v okolí 20 µg∙m–3, v případě lokality Svatoplukova jsou měřeny častěji vyšší koncentrace (v intervalu cca 30 – 80 µg∙m–3). Přesto jsou i na Svatoplukově měřeny nejčastěji koncentrace mezi 25 a 30 µg∙m–3. Vysoké koncentrace nad 80 µg∙m–3 jsou zastoupeny velmi málo. Takže základní představu o obou lokalitách máme. 

Pak nás samozřejmě zajímá, jestli se histogramy v jednotlivých letech liší – rozdělíme si tedy histogram podle jednotlivých let. 

 

Nějaké drobné rozdíly jsou vidět (např. v roce 2015), ale zásadní rozdíl mezi lokalitami v jednotlivých letech není. Postoupíme tedy o krok dál, a rozdělíme si histogram dle jednotlivých měsíců.

Tady lze vypozorovat několik věcí – např. mezi červnem a zářím jsou histogramy téměř totožné, posunuté k nižším koncentracím. Výraznější rozdíl je pak patrný v dubnu a částečně také v březnu, kdy je v lokalitě Svatoplukova pozorován častější výskyt vyšších koncentrací. Proč? Na to není úplně snadná odpověď a vyžaduje detailnější analýzy. Ale jen tak ze znalosti obou lokalit a chodu dat mě napadají dva důvody – 1. nesklizený posypový materiál po zimě na cestách a chodnících, který je neustále drcen a vířen, a navyšuje tak koncentrace prašnosti v ovzduší na dopravních lokalitách; a 2. mírně rozdílné meteorologické podmínky během doznívající topné sezóny, kdy Tuřany jsou dobře provětrávaná lokalita, jsou zde měřeny vyšší rychlosti větru (dochází k dobrému rozptylu škodlivin), zatímco Svatoplukova je uzavřena do „kaňonu“ zástavby a rychlosti větru jsou podstatně nižší. Jen samotná doprava zřejmě na tento rozdíl v březnu a dubnu zásadní vliv nemá, protože histogramy v letních měsících jsou obdobné. Přesto ji nelze vyloučit, jen je potřeba použít detailnější analýzu.

Díky histogramům tak člověk získá během 5 minut základní přehled o lokalitách a jejich odlišnostech.

To je pro dnešek skoro vše, snad jsem příliš nenudil, a na závěr opět něco málo k zamyšlení.

Na dalším obrázku jsou zobrazeny 3 po sobě jdoucí ledny – v roce 2015, 2016 a 2017. Graf v pravé části ukazuje počet dní s překročenou hodnotou imisního limitu na 4 stanicích. Brno – Svatoplukova reprezentuje dopravou zatížené centrum, Brno – Dětská nemocnice reprezentuje městské pozadí v centru Brna, stanice Brno – Tuřany reprezentuje předměstské pozadí Brna a stanice Mikulov – Sedlec reprezentuje regionální pozadí Jihomoravského kraje. S trochou zjednodušení se dá říct, že Mikulov – Sedlec reprezentuje koncentrace škodlivin v ovzduší Jihomoravského kraje bez ovlivnění lokálními zdroji (poblíž nejsou cesty, obec Sedlec je vzdálena zhruba 2 km). Vlevo jsou pak zobrazeny teplotní charakteristiky v ČR a číselně je vypsán teplotní rozdíl průměrné měsíční teploty v Brně proti dlouhodobému průměru 1961 – 2000 (děkuji klimatologům ČHMÚ Brno za nádherné mapičky).

A teď samotná otázka. Uměli byste odhadnout, proč se při různých teplotách tak výrazně liší počty překročení hodnoty imisního limitu na jednotlivých lokalitách? Proč jsou v lednu roku 2015 a 2017 na území Brna měřeny totožné resp. téměř totožné počty překročení hodnoty imisního limitu bez ohledu na typ lokality? A na základě toho, co bylo uvedeno dříve, myslíte, že byly v lednu 2016 v lokalitě Svatoplukova měřeny dvojnásobně vyšší koncentrace proti zbylým dvěma brněnským lokalitám a 14-ti násobné proti lokalitě Mikulov – Sedlec?

 

Otázky, samé otázky, ale jsem si jist, že na ně dokážete najít odpověď, popř. si alespoň uděláte nějakou představu. A já se v některém z příštích příspěvků pokusím tyto výsledky interpretovat.

Oštítkováno , , ,

Okomentujte článek ...