Emisja pyłu z dróg nieutwardzonych | Pylenie drogi - jak ograniczyć?

    Pył z drogi: przyczyny emisji

    Szczególnie wysoka uciążliwość pylenia dróg dotyczy nawierzchni nieutwardzonych, takich jak drogi gruntowe, drogi z tłucznia, nazywane również drogami szutrowymi, drogi wykonane z kruszonego gruzu oraz drogi żużlowe. W przeciwieństwie do dróg utwardzonych (asfaltowych, betonowych, brukowanych) struktura warstwy wierzchniej drogi nieutwardzonej jest zaburzana przy każdorazowym przejeździe pojazdu. Pod wpływem nacisku kół luźne ziarna nawierzchni przemieszczają się względem siebie. Wolny materiał z nawierzchni nieutwardzonej jest unoszony w wyniku podciśnienia wytwarzanego przez odrywającą się powierzchnię opon. Jest również podnoszony z powierzchni drogi na bieżniku kół, a ziarna o małej średnicy są bezpośrednio porywane przez ruch powietrza wywołany poruszającym się pojazdem. Mechanizmy te prowadzą do powstawania znacznych emisji pyłu, sprawiając że ruch po drodze nieutwardzonej może być poważnym problemem zarówno w użytkowaniu drogi, jak i jej oddziaływaniu na bezpośrednią okolicę.

    Nawierzchnie nieutwardzone stosuje się powszechnie na następujących rodzajach dróg:

    - docelowych drogach gminnych o małym natężeniu ruchu (głównie na obszarach wiejskich),

    - drogach tymczasowych (w czasie remontu lub przebudowy dróg, w okresie budowy osiedli mieszkaniowych, na obrzeżach osiedli),

    - drogach transportowych i technologicznych (na terenach przemysłowych, w kopalniach i kamieniołomach, jako drogi dojazdowe do baz transportowych, hurtowni, itd.).

    Czynniki decydujące o emisji

    Wielkość emisji pyłu z drogi zależy od kilku czynników: zawartości cząstek drobnych w materiale nawierzchni, stopnia zagęszczenia materiału nawierzchni, wilgotności nawierzchni, prędkości i masy poruszających się po drodze pojazdów oraz od natężenia ruchu. Podstawowym parametrem służącym do charakteryzowania potencjału emisji z drogi nieutwardzonej jest udział w materiale nawierzchni cząstek drobnych o średnicy ziaren mniejszej niż 75 µm (silt content, Sc, s). Według poradnika opracowanego przez Amerykańską Agencję Ochrony Środowiska US EPA Emissions Factors & AP 42, Compilation of Air Pollutant Emission Factors, 13.2.2 Unpaved Roads, U.S. Environmental Protection Agency, 12.2006 zawartość cząstek drobnych waha się od 0,2% do 29% dla dróg wewnątrzzakładowych oraz od 1,8% do 35% dla dróg publicznych. Poniżej przedstawiamy zdjęcia wybranych dróg nieutwardzonych w Polsce (publicznych) wraz z wartościami parametru Sc.

    pylenie drogi

    Fot. 1. Płock - Nowe Gulczewo, ul. Bohuna. Sc = 3,2%

    pył droga

    Fot. 2. Bydgoszcz, ul. Osiedle Rzemieślnicze. Sc = 2,1%

    pył z drogi

    Fot. 3. Gdańsk - Osowa, ul. Międzygwiezdna. Sc = 7,5%

    pylenie dróg

    Fot. 4. Wrocław, ul. Ubocze. Sc = 4,8%

    Szczegółowy skład granulometryczny materiału z nawierzchni ww. dróg, obejmujący frakcje odpowiedzialne za emisję pyłu zawieszonego PM2,5 oraz PM10, jak również udział ziaren spoza zakresu Sc przedstawiamy w poniższej tabeli.

    Średnica ziaren

    Procent masowy frakcji [%]

    Bydgoszcz, ul. Osiedle Rzemieślnicze

    Gdańsk - Osowa,
    ul. Międzygwiezdna

    Płock - Nowe Gulczewo, ul. Bohuna

    Wrocław,
    ul. Ubocze

    0,010 - 2,5 µm

    0,16

    0,58

    0,12

    0,28

    2,5 - 10,0 µm

    0,29

    1,82

    0,34

    0,6

    10,0 - 20,0 µm

    0,2

    1,7

    0,3

    0,55

    20,0 - 40,0 µm

    0,58

    2,08

    0,81

    1,41

    40,0 - 75,0 µm

    0,84

    1,33

    1,61

    1,94

    0,010 - 75,0 µm (Sc)

    2,1

    7,5

    3,2

    4,8

    0,075 - 0,15 mm

    10,44

    13,23

    6,59

    9,47

    0,15 - 0,25 mm

    8,68

    12,17

    5,14

    10,62

    0,25 - 0,5 mm

    21,95

    17,14

    14,07

    26,75

    0,5 - 1 mm

    17,28

    17,69

    17,15

    15,79

    1 - 2 mm

    9,54

    17,39

    17,42

    10,02

    2 - 4 mm

    13,73

    12,79

    22,63

    14,61

    > 4 mm

    16,32

    2,08

    13,83

    7,97

    Przedstawione wartości uziarnienia materiału uzyskano na podstawie pomiarów: metodą sitową w zakresie 75 µm ÷ > 4 mm; metodą dyfrakcji laserowej w zakresie < 75 µm.
     

    Wilgotność nawierzchni drogi

    Drugim podstawowym parametrem decydującym o emisji pyłu z drogi nieutwardzonej jest wilgotność materiału. Przy dostatecznie wysokiej wilgotności (wilgotności granicznej) siły adhezji i wzrost ciężaru cząstek stałych uniemożliwiają emisję pyłu lub ograniczają ją do poziomu, przy którym nie jest widoczna. Szybkość wysychania nawierzchni drogi nieutwardzonej zależy od wielu czynników, między innymi od spójności materiału, grubości warstwy luźnego materiału i warunków meteorologicznych. Poniżej przedstawiamy wykres ilustrujący dobową zmienność wilgotności nawierzchni drogi szutrowej.

    emisja z drogi

    emisja z dróg

    W wybranym dniu kampanii pomiarowej najwyższą wartość wskaźnika wilgotności odnotowano o godzinie 6 rano. Zmierzona wartość wynosiła 0,59 % i była niższa od wartości granicznej, charakterystycznej dla testowego odcinka drogi szutrowej, wynoszącej około 0,62 %. W tych warunkach pogodowych ruch po analizowanej drodze powoduje widoczną emisję pyłu w ciągu całego dnia.

    Znaczne wahania wilgotności materiału nawierzchni drogi są związane ze zmianami warunków pogodowych – opadami deszczu i wzrostem wilgotności powietrza. Poniżej przedstawiamy fragment rocznej charakterystyki wilgotności nawierzchni nieutwardzonej.

    jak ograniczyć pylenie z drogi

    Dane o wilgotności materiału na powierzchni drogi w dniach, w których emisja pyłu była widoczna zaznaczono kolorem czerwonym. Kolorem zielonym zaznaczono wartości wilgotności w dniach bez widocznej emisji pyłu. Przebieg zmienności wilgotności oraz opadów atmosferycznych obrazuje ogół zjawisk zachodzących w materiale na powierzchni drogi nieutwardzonej, w tym migrację wilgoci w głąb warstwy wierzchniej i wysychanie warstwy.

    Model obliczeniowy emisji

    W obliczeniach emisji z dróg nieutwardzonych powszechnie wykorzystywana jest metodyka opracowana przez US EPA, zawarta w poradniku Emissions Factors& AP 42, Compilation of Air Pollutant Emission Factors,13.2.2 Unpaved Roads. Emisję chwilową związaną z ruchem pojazdów po drogach wewnątrzzakładowych określa zależność:

    jak ograniczyć emisję z dróg

    gdzie:

    EF – wskaźnik emisji (g/VKT; VKT- vehicle kilometer traveled),

    k – współczynnik korekcyjny (TSP, PM10, PM2,5),

    s – zawartość w materiale na powierzchni drogi cząstek drobnych - o średnicy ziaren mniejszej, równej 75 μm (%),

    a, b – stałe wykładnicze, wyznaczone w sposób empiryczny

    W – średnia masa pojazdu (Mg).

    Emisję chwilową związaną z ruchem pojazdów po drogach publicznych (głównie pojazdów lekkich, do 4,5 Mg masy całkowitej) określa zależność:

    emisja z drogi obliczenia

    gdzie:

    EF – wskaźnik emisji (g/VKT; VKT- vehicle kilometer traveled),

    k – współczynnik korekcyjny (TSP, PM10, PM2,5),

    s – zawartość w materiale na powierzchni drogi cząstek drobnych - o średnicy ziaren mniejszej, równej 75 μm (%),

    a, c, d – stałe wykładnicze, wyznaczone w sposób empiryczny,

    S – średnia prędkość pojazdów (mph),

    M – wilgotność nawierzchni (%),

    C – wskaźnik emisji z silników spalinowych, ścierania hamulców i opon.

    Emisja roczna powinna natomiast uwzględniać warunki meteorologiczne panujące na danym obszarze, według następującej zależności:

    drogi nieutwardzone

    gdzie:

    Eext – średnioroczny wskaźnik emisji uwzględniający łagodzenie emisji w ciągu roku w wyniku opadów atmosferycznych,

    P – liczba dni w roku z opadem atmosferycznym nie mniejszym niż 0,254 mm.

    Skalę emisji z przykładowej drogi wewnątrzzakładowej (transportowej) o nawierzchni szutrowej przedstawia tabela:

    pył z drogi

    Skalę emisji z przykładowej publicznej drogi tymczasowej o nawierzchni szutrowej przedstawia tabela:

     jak ograniczyć pylenie z drogi nieutwardzonej

     Wpływ emisji na stan zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego

    Ocena oddziaływania emisji z dróg nieutwardzonych na jakość powietrza atmosferycznego jest zagadnieniem skomplikowanym i trudnym. Jest to bowiem emisja bardzo zmienna w czasie (impulsowa). Poniżej przedstawiamy przykład zmienności stężenia pyłu w powietrzu w bezpośrednim sąsiedztwie wewnątrzzakładowej drogi tłuczniowej, przy pojedynczym przejeździe samochodu ciężarowego. Charakterystyka obserwowanej imisji obejmuje różne poziomy wilgotności nawierzchni oraz prędkości przejazdu. Z uwagi na wysoki poziom koncentracji pyłu w powietrzu stężenia wyrażono w mg/m3 (tys. µg/m3).

    pył z drogi kamieniołom

    Rys. Zmiany stężenia pyłu całkowitego (TSP) na drodze technologicznej, w zależności od stopnia nawilżenia nawierzchni (tłuczniowej) oraz szybkości ruchu pojazdu.

    Źródło: Stefanicka M., Techniczne metody ograniczania zapylenia w zakładach kruszyw i ocena ich skuteczności, Mining Science, vol. 20, 2013, 71−85; Wydział Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii, Instytut Górnictwa Politechniki Wrocławskiej

    Ocena oddziaływania emisji z drogi nieutwardzonej na podstawie obowiązujących normatywów jakości powietrza wymaga zastosowania modelu uśredniającego emisję do wartości godzinowych, np. przedstawionego powyżej modelu US EPA oraz obliczeń rozprzestrzeniania substancji w powietrzu. Wykorzystując metodykę zawartą w rozporządzeniu Ministra Środowiska z dnia 26 stycznia 2010 r. w sprawie wartości odniesienia dla niektórych substancji w powietrzu (Dz. U. Nr 16, poz. 87) oraz model drogi CALINE3 zawarty w programie obliczeniowym Operat FB, dla analizowanej tymczasowej drogi miejskiej, eksploatowanej przez okres jednego miesiąca uzyskujemy następujące poziomy stężeń:

    pył z drogi zanieczyszczenie powietrza

    Wydruk z programu Operat FB. Model drogi CALINE3: strefa mieszania 10 m, wysokość warstwy mieszania 1000 m.

    Aktualności
    • 28
      listopad
      Przedstawiamy wyrok WSA w Warszawie oceniający postępowanie w sprawie podjęcia działalności po wstrzymaniu użytkowania instalacji eksploatowanej bez wymaganego pozwolenia na wprowadzanie gazów lub pyłów do powietrza. Kluczowym dla orzeczenia zagadnieniem jest błędna odmowa przymiotu strony właścicielom nieruchomości zlokalizowanych w zasięgu oddziaływania emisji na powietrze atmosferyczne. W ocenie WSA skarżący z racji uciążliwości zapachowej wynikającej z wprawienia przedsiębiorstwa w ruch, legitymują się aktualnym realnym interesem prawnym w jej rozstrzygnięciu. Winni zatem być stroną postępowania dotyczącego zgody na podjęcie działalności przez instalację.
    • 28
      listopad
      Artykuł zawiera omówienie zmian w ustawie Prawo ochrony środowiska jakie zostały wprowadzone opublikowaną 27 października 2017 r. w Dzienniku Ustaw ustawą z dnia 15 września 2017 r. o zmianie ustawy Poś. Zakres opisanych zmian obejmuje między innymi wprowadzenie trzeciej zasady łączenia (sumowania mocy), ustanowienie obowiązku wydania decyzji o warunkach i wielkościach emisji z instalacji wymagających zgłoszenia, których dotyczy trzecia zasada łączenia, zmianę zakresu zgłoszenia instalacji oraz wniosku o wydanie pozwolenia na wprowadzanie gazów lub pyłów do powietrza i pozwolenia zintegrowanego, utworzenie Rejestru średnich źródeł spalania paliw oraz wprowadzenie obowiązku uwzględnienia w projekcie uchwały w sprawie programu ochrony powietrza analizy potrzeb ustalenia wielkości dopuszczalnych emisji z niektórych źródeł na poziomie niższym niż standardy emisyjne.
    • 25
      październik
      Przedstawiamy postanowienia WSA w Szczecinie w sprawie skarg na wezwania do złożenia wniosków o zmianę pozwolenia zintegrowanego w związku z dostosowaniem instalacji do wymogów decyzji wykonawczej Komisji ustanawiającej konkluzje BAT. Artykuł obejmuje postanowienia z dnia: 18.10.2017 r. (II SA/Sz 1041/17), 17.10.2017 r. (II SA/Sz 1039/17) oraz 13.10.2017 r. (II SA/Sz 1140/17). W uzasadnieniu postanowień WSA w Szczecinie wskazał akty lub czynności, które mogą być przedmiotem skargi i ocenił charakter prawny wezwania na podstawie art. 215 ust. 4 pkt 2 ustawy z dnia 27 kwietnia 2001 r. Prawo ochrony środowiska. WSA uznał, że wezwanie nie ma postaci rozstrzygnięcia, z którego wynikają dla posiadacza pozwolenia zintegrowanego bezpośrednio skutki prawne władczego działania organu, a także nie wynika z nich możliwość poddania tego zalecenia egzekucji administracyjnej lub wprost sankcji. Z tego względu wezwanie nie podlega zaskarżeniu do sądu administracyjnego. Władczym rozstrzygnięciem byłaby  dopiero decyzja administracyjna w przedmiocie cofnięcia lub ograniczenia pozwolenia zintegrowanego bez odszkodowania, którą organ może wydać na podstawie art. 195 ust. 1 pkt 5 ustawy Poś, jeśli prowadzący instalację nie wystąpił z wnioskiem, o którym mowa w art. 215 ust. 4 pkt 2. W toku postępowania administracyjnego, w którym taka decyzja byłaby wydana, jak i w toku ewentualnego postępowania sądowoadministracyjnego, dotyczącego tej decyzji, skarżąca Spółka byłaby uprawniona do kwestionowania zaistnienia obowiązku dostosowania warunków pozwolenia zintegrowanego do zaleceń wynikających z nowych regulacji prawnych.
    NEWSLETTER:
    Jeśli chcesz otrzymywać powiadomienia o nowych artykułach zapisz się
     
    Operat FB
    szkolenie modelowanie
    f-gazy
    OZE Energiczny Obywatel

    Zobacz komunikaty JRC / US EPA / EEA / NIK:

    EEA: Dieselisation - share of diesel cars in the total passenger car fleet (05.12.2017)


    © EEA

    EEA: Size of the vehicle fleet (05.12.2017)


    © EEA

    EEA: Final energy consumption by mode of transport (05.12.2017)


    © EEA

    EPA Launches Cross-Agency Effort to Address PFAS (04.12.2017)

    EPA Finalizes RFS Volumes for 2018 and Biomass Based Diesel Volumes for 2019 (30.11.2017)

    EEA: Distance to emission reduction commitment (30.11.2017)


    © EEA

    EEA: Exposure of ecosystems to acidification, eutrophication and ozone (23.11.2017)

    JRC: Air Quality Atlas for Europe: mapping the sources of fine particulate matter (16.11.2017)


    © JRC

    EEA: European Air Quality Index: current air quality information at your finger tips (16.11.2017)


    © EEA

    EPA: U.S. Seafoods to take action to prevent further releases of ozone-depleting substances in Alaska (16.11.2017)

    JRC: EU Emissions Trading System: landmark agreement between Parliament and Council delivers on EU's commitment to turn Paris Agreement into reality (09.11.2017)

    Zobacz bieżące artykuły w Atmospheric Environment:

    Field evaluation of vegetation and noise barriers for mitigation of near-freeway air pollution under variable wind conditions (02.12.2017)

    Air quality and pollutant emissions in the Moscow megacity in 2005–2014 (01.12.2017)

    Estimating representative background PM2.5 concentration in heavily polluted areas using baseline separation technique and chemical mass balance model (02.12.2017)

    Heterogeneous ozonation reactions of PAHs and fatty acid methyl esters in biodiesel particulate matter (28.11.2017)

    Guided episodic sampling for capturing and characterizing industrial plumes (27.10.2017)

    Zobacz EUR-Lex:

    Skarga Rządu Polskiego do Trybunału Sprawiedliwości przeciwko Komisji o stwierdzenie nieważności decyzji wykonawczej 2017/1442 ustanawiającej konkluzje BAT w odniesieniu do dużych obiektów energetycznego spalania (04.12.2017)

    Decyzja wykonawcza Komisji 2017/1984 z dnia 24 października 2017 r. określająca, zgodnie z rozporządzeniem Parlamentu Europejskiego i Rady nr 517/2014 w sprawie fluorowanych gazów cieplarnianych, wartości odniesienia na okres od dnia 1 stycznia 2018 r. do dnia 31 grudnia 2020 r. dla każdego producenta lub importera, który zgodnie z prawem wprowadził do obrotu wodorofluorowęglowodory od dnia 1 stycznia 2015 r. (04.11.2017)

    Europejska strategia na rzecz mobilności niskoemisyjnej (12.10.2017)

    Energia ze źródeł odnawialnych i rynek wewnętrzny energii elektrycznej (12.10.2017)

    Zarządzanie unią energetyczną i czysta energia (12.10.2017)

    Efektywność energetyczna i budynki (12.10.2017)

    Decyzja Komisji (UE) 2017/1797 z dnia 23 maja 2017 r. w sprawie pomocy państwa wdrożonej przez Niemcy na rzecz określonych konsumentów końcowych (obniżona dopłata kogeneracyjna), oraz którą Niemcy planują wdrożyć w celu rozszerzenia systemu wsparcia dla kogeneracji w odniesieniu do instalacji CHP używanych w sieciach zamkniętych (06.10.2017)