Doprava, Oxid dusičitý, Prach

Doprava a vliv na koncentrace částic VII. – vzdálenost od komunikace

O tom, že má doprava vliv na koncentrace znečišťujících látek v ovzduší není pochyb. Jak daleko od komunikace ale její vliv sahá? Existují o tom různé teorie, existují jednotlivá měření v těsné blízkosti komunikací, ale rozsáhlejší měření vlivu vzdálenosti od komunikace na koncentrace škodlivin u nás doposud nebyla. I proto se ČHMÚ Praha ve spolupráci s několika obcemi (Herink, Modletice, Dobřejovice) a MŽP rozhodlo provést sérii měřicích kampaní v těsné blízkosti pražského okruhu (D0) a křížení s D1, které by byly zaměřeny právě na tuto problematiku.

Projekt

V rámci tohoto projektu byly realizovány 4 měřicí kampaně (jaro, léto, podzim a zima) v období od 30. 3. 2016 do 26. 1. 2017. Měření tedy probíhala i v době zhoršených a špatných rozptylových podmínek, kdy byly měřeny vysoké koncentrace PM10 v celé ČR, a v mnoha regionech (Prahu a Středočeský kraj nevyjímaje) byla také vyhlášena smogová situace z důvodu vysokých koncentrací PM10.

Měření kvality venkovního ovzduší probíhalo ve všech kampaních vždy na třech pozaďových lokalitách – v obcích Herink, Modletice a Dobřejovice (následující obrázek vlevo). Dále byly vybrány čtyři lokality u D0 severně od obce Modletice. První měřicí místo bylo zvoleno přímo u vozovky D0, druhé u příjezdu k podchodu ve vzdálenosti asi 30 metrů od D0, třetí a čtvrtá lokalita na vyvýšeném náspu přibližně 40 metrů a 60 metrů od D0 (následující obrázek vpravo).

Měřicí stanice v těsné blízkosti D0 je zobrazena na následujícím obrázku při průjezdu okolo právě po D0. Je patrné, že stanice leží opravdu přímo u dálnice. V pozadí je patrná i měřicí stanice ve vzdálenosti 30 metrů.

Kontinuálně probíhalo měření znečišťujících látek PM10, NO2, NOx, NO a O3 pomocí stacionárních automatizovaných stanic a měřicích vozů. Manuálně byla pomocí vzorkovačů odebírána jemnější frakce PM2,5 (každý den) a polycyklické aromatické uhlovodíky – PAH (jednou za tři dny).

Vliv vzdálenosti od komunikace na koncentrace škodlivin

Následující tabulka relativně shrnuje průměrné hodnoty za všechny 4 kampaně, přičemž stanice Modletice hot-spot (stanice umístěná přímo u dálnice) má vždy 100 %, ostatní lokality jsou pak k ní relativně vztaženy.

Z tabulky vyplývá, že v těsné blízkosti komunikace jsou často měřeny nejvyšší koncentrace škodlivin. Výjimkou je přízemní ozón (O3), jehož koncentrace jsou v blízkosti dálnice naopak nejnižší (do hry zde zřejmě vstupuje vysoká reaktivita O3 a dostatek látek, se kterými může ozón reagovat).

Druhou výjimkou je karcinogenní benzo[a]pyren. Ten je sice v těsné blízkosti dálnice o 5–10 procentních bodů vyšší, než ve vzdálenosti 30 – 60 metrů od vozovky, avšak v přilehlých obcích jsou často měřeny ještě vyšší koncentrace. Nejvyšší hodnoty pak byly naměřeny v Dobřejovicích, kde byly v průměru až o 50 procentních bodů vyšší koncentrace než přímo u dálnice. Z emisních bilancí vyplývá, že zcela majoritním zdrojem této karcinogenní látky v ČR jsou lokální topeniště (více než 90 % všech emisí), a tato měření to pouze potvrzují.

V případě oxidů dusíku je naopak zcela patrné, že nejvyšší koncentrace jsou měřeny v těsné blízkosti dálnice. Ovšem jak vyplývá z tabulky, již po 30 metrech poklesnou hodnoty na zhruba 75 % (NO2) a 57 % (NOX) koncentrací měřených v těsné blízkosti dálnice. Dále již pokles není tak prudký a zhruba po 500 m (v okolních obcích) se hodnoty pohybují zhruba na 30 % (NOX) a 50 % (NO2) hodnoty u dálnice. Pokles koncentrací má v případě oxidů dusíku logaritmický trend, jak ukazuje následující obrázek.

Z grafů vyplývá, že již po malé vzdálenosti (30 metrů) dochází k prudkému poklesu koncentrací proti hodnotám v těsné blízkosti dálnice, poté následuje již mírnější pokles na pozaďové hodnoty koncentrací. Výhodou je rozhodně otevřenost lokality, protože může dojít k dostatečnému rozptylu oxidů dusíku. Nutno ještě dodat, že průměrná hodnota NO2, naměřená v těsné blízkosti dálnice D0 (hot-spot), je zhruba o 10 µg∙m–3 (zhruba o 20 %) nižší , než jsou průměrné roční koncentrace měřené v lokalitách Brno-Svatoplukova či Brno-Úvoz.

Mírně odlišná je pak situace v případě suspendovaných částic. V případě PM10 je rovněž patrný pokles koncentrací již po 30 metrech na cca 80 % hodnot v těsné blízkosti dálnice. Vyšší hodnoty v těsné blízkosti komunikace jsou pravděpodobně způsobeny vířením částic dopravou. Poté však již k významnému poklesu nedochází. Některé obce se pohybují na úrovni hodnot 30 metrů od dálnice, některé jsou mírně nižší. Zajímavostí je rovněž nárůst hodnot zhruba 60 metrů od dálnice, kdy se měřicí bod dostává do blízkosti jiné cesty – zde se pravděpodobně projevil vliv obou komunikací. Z výsledků vyplývá, že hodnoty měřené ve vzdálenosti 30 metrů od dálnice ve volném prostoru se již pohybují na úrovni obcí vzdálených cca 500 metrů od dálnice, kde jsou koncentrace navyšovány jinými zdroji (místní doprava, lokální topeniště, atd.). Významný vliv má tedy zřejmě víření částic v těsné blízkosti komunikace – částice nemohou sedimentovat, zůstávají v ovzduší a navyšují tak pozaďové koncentrace.

V případě jemnější frakce PM2,5 je situace ještě odlišnější, koncentrace v některých obcích se téměř neliší od hodnot měřených přímo u dálnice, nejnižší hodnota byla naměřena 40 metrů od dálnice ve volném prostoru. Koncentrace této jemnější frakce jsou pravděpodobně v území podstatně více homogenní, a jsou ovlivněny i dalšími zdroji (v obcích typicky lokální topeniště, coby nejvýznamnější zdroj emisí PM2,5 v ČR).

Srovnání s dalšími lokalitami

Zajímavé je pak srovnání měření v blízkosti pražského okruhu s dalšími dopravními i pozaďovými lokalitami ve stejném období. Pro tyto účely byly vybrány pražské, brněnské, ostravské a plzeňské dopravní i pozaďové stanice, a byl z nich vždy udělán průměr pro každý den měření (např. pražské dopravní stanice atp.). Dopravní stanice jsou označeny jako (T), pozaďové lokality pak jako (B). Dále byly zprůměrovány hodnoty ze všech obcí v blízkosti pražského okruhu (dále uváděny jako Obce) a rovněž byly zprůměrovány hodnoty měření ve vzdálenosti 30, 40 a 60 metrů (dále uváděny jako Doprava). Samotné měření u dálnice je označeno jako hot-spot. Observatoř Košetice jsou pak regionální pozaďová lokalita reprezentující nejčistší oblasti ČR.

PM10

Následující graf uvádí srovnání pro koncentrace PM10. Nižší hodnoty měří obecně pozaďové lokality (s výjimkou Ostravy), nejnižší medián pak byl naměřen v lokalitě Košetice (15 µg∙m–3). Jen o něco málo vyšší medián byl zaznamenán na pražských pozaďových lokalitách (17 µg∙m–3) a Obcích v blízkosti dálnice D0 (18 µg∙m–3). Lokalita Hot-Spot naměřila medián 24hodinových koncentrací PM10 21 µg∙m–3, lokality Doprava naměřily medián 19 µg∙m–3. Tyto hodnoty se koncentračně pohybují v rozmezí mezi pražskými pozaďovými lokalitami a pražskými dopravními lokalitami (medián = 23,5 µg∙m–3).

Z uvedených dat lze tedy vyčíst, že z hlediska koncentrací PM10 je situace horší na dopravních stanicích ve městě než u dálnice. To s velkou pravděpodobností souvisí s plynulostí dopravy, kde městské lokality jsou podstatně více zatíženy „mechanickými“ emisemi z otěrů brzd či pneumatik. Tyto emise spadají především do frakce PM10. Naopak plynulý provoz na dálnici je o tyto emise „ochuzen“, proti pozaďovým koncentracím jsou tedy ty v těsné blízkosti dálnice navyšovány především o resuspenzi (víření), a nikoliv ještě o otěry, jako je tomu ve městech.

PM2,5

Podobně je tomu v případě PM2,5. Z následujícího grafu je patrné, že nižší hodnoty opět měří pozaďové lokality, ostravské pozaďové stanice nejsou ve vyhodnocení zastoupeny. Nejnižší medián průměrných 24hodinových koncentrací PM2,5 (12 µg∙m–3) byl naměřen v lokalitách Hot-spot, Doprava a Obce. Jen o něco málo vyšší medián naměřila lokalita Košetice (12,5 µg∙m–3) a také pozaďové lokality Prahy (14 µg∙m–3).

Opakuje se situace s koncentracemi hrubší frakce. Dopravní lokality v Praze dosahovaly v případě koncentrací PM2,5 hodnot mediánu 17 µg∙m–3, stanice v těsné blízkosti dálnice pouze 12 µg∙m–3. Z hlediska průměrných hodnot se jednalo o 27 µg∙m–3 ve městě a 20 µg∙m–3 v blízkosti stanice. Jak již bylo uvedeno výše, koncentrační pole PM2,5 je mnohem více homogenní, rozdíly nejsou tak velké. To může být částečně způsobeno lepším rozptylem jemnějších částic a možností „putovat“ na mnohem větší vzdálenosti než PM10. Ke koncentracím této frakce přispívají svými procesy spíše spalovací procesy (exhalace z výfuků, lokální topeniště). Vzhledem k tomu, že obdobné koncentrace PM2,5 jako v lokalitě Hot-Spot u dálnice jsou měřeny např. i v Košeticích, lze vyvozovat, že samotná doprava koncentrace příliš neovlivňuje. Situace může být rozdílná z hlediska počtu částic, nicméně z hlediska hmotnostní koncentrace sledované legislativou nejsou hodnoty v těsné blízkosti dálnice příliš rozdílné od pozaďových.

Mírně vyšší koncentrace jsou měřeny na pražských dopravních lokalitách, kde se může projevit vliv rozjíždění, vyšší spotřeby paliva a tedy i vyšších emisí jemné frakce částic. Co se nejvyšších hodnot týče, jsou na tom nejhůře moravské lokality. Opět stojí za povšimnutí, že hodnoty brněnských dopravních a pozaďových lokalit se příliš neliší. Je to koneckonců patrné i z tohoto článku, kde nejvyšší hodnoty PM2,5 v roce 2017 v Jihomoravském kraji nenaměřily dopravní stanice, ale pozaďové, které byly nejvíce ovlivněny dálkovým transportem ze začátku roku. V případě PM2,5 tedy lze mluvit spíše o plošném zatížení, které se projevuje zejména v chladné části roku – vliv lokálních topenišť. Vyšší zatížení Moravy lze pak přičíst také dálkovému transportu znečištění – na rozdíl od Čech není sever Moravy po celé hranici s Polskem chráněn pohořím, a tak na Moravu může snáze pronikat znečištěný vzduch ze severu a severovýchodu (viz také mapa PM2,5 v tomto článku). Koncentrace PM2,5 jsou tedy podstatně více ovlivněny jinými faktory, než pouze dopravou.

NO2

V případě koncentrací NO2 je již situace mírně odlišná. V případě této škodliviny je na rozdíl od prašnosti hlavním zdrojem znečištění doprava. Významný vliv na koncentrace oxidů dusíku mají dva faktory – intenzita dopravy a otevřenost lokality. Nejvyšší koncentrace jsou tak měřeny na pražských a brněnských dopravních lokalitách, které jsou uzavřeny zástavbou do „kaňonu“ (např. Praha – Legerova, Brno – Svatoplukova, Brno – Úvoz). Tyto lokality měří dlouhodobě nejvyšší koncentrace NO2 (viz ročenky ČHMÚ). Proto také pražské a brněnské dopravní lokality obecně dosahují nejvyššího mediánu koncentrací NOve srovnání na následujícím grafu. Mírně nižší koncentrace NO2 měří ostravská dopravní lokalita. Pokud je však dopravní lokalita v dostatečně provětrávaném a otevřeném prostoru, jsou koncentrace NO2 i přes totožné (nebo vyšší) dopravní intenzity nižší (viz situace v Brně a stanice Brno – Zvonařka vs. Brno – Úvoz např. zde). Tato skutečnost se projevila i v případě lokalit Hot-spot a Doprava v blízkosti D0. Medián 24hodinových koncentrací NO2 v lokalitě Hot-Spot (31 µg∙m–3) má hodnotu zhruba 75 % hodnoty mediánu měřeného na pražských a brněnských dopravních stanicích (41,5 resp. 42 µg∙m–3). Hodnota mediánu v lokalitách Doprava (21 µg∙m–3) je téměř poloviční, než v případě pražských či brněnských dopravních lokalit. Tyto hodnoty jsou srovnatelné s brněnskými pozaďovými lokalitami (medián = 22 µg∙m–3). Hodnota mediánu měřená na pražských pozaďových lokalitách je 17 µg∙m–3, v Obcích v blízkosti D0 jsou koncentrace NO2 ještě nižší, medián 24hodinových koncentrací má hodnotu 15 µg∙m–3. Výrazně nejnižší hodnota je pak měřena v Košeticích, kde žádné ovlivnění dopravou není – zde je patrný rozdíl proti charakteristikám částic (předchozí grafy), kde jsou koncentrace v Košeticích na úrovni koncentrací dalších lokalit, což opět vylučuje dopravu jako hlavní zdroj PM10 a PM2,5.

Sečteno a podtrženo

Z uvedeného tedy vyplývá, že pokud je doprava plynulá, nemusí nutně výrazněji navyšovat koncentrace PM10 v ovzduší proti pozaďovým lokalitám. Naopak v městech, kde je plynulost omezena (křižovatky, kolony), jsou na dopravních lokalitách měřeny vyšší koncentrace PM10, než na dálnici či pozaďových lokalitách.

Koncentrace PM2,5 jsou dopravou méně ovlivněny než koncentrace PM10. V rámci blízkého okolí jsou homogenní. Vyplývá to jak ze stanic měřících v blízkosti D0 a pražských pozaďových lokalit, tak z brněnských či plzeňských stanic, kde jsou rozdíly mezi dopravními a pozaďovými lokalitami z hlediska mediánu 24hodinových koncentrací pouze minimální.

V případě koncentrací NO2 je zásadní ovlivnění měřicí lokality dopravou (intenzity) a otevřeností, resp. provětrávatelností lokality. Vysoké koncentrace NO2 jsou měřeny na městských dopravních lokalitách, kde je provětrávatelnost omezena zástavbou (kaňony). Koncentrace na dopravní lokalitě Hot-spot dosahuje 75 % a lokality Doprava 50 % hodnoty mediánu koncentrací měřených na pražských či brněnských dopravních lokalitách, přesto jsou vyšší, než měří pražské pozaďové lokality. Obce v blízkosti D0 pak měří srovnatelné koncentrace jako pražské pozaďové lokality.

 

Zdroj dat: Studie „Šíření znečišťujících látek ovzduší v okolí dopravních komunikací„, ČHMÚ Praha, 2017

Oštítkováno , , , , ,

Okomentujte článek ...