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
    • 05
      październik
      W Dzienniku Ustaw (poz. 1890 - 1893) opublikowane zostały 4 rozporządzenia Ministra Energii z dnia 27 września 2018 r. dotyczące paliw stałych: - w sprawie wymagań jakościowych dla paliw stałych, - w sprawie sposobu pobierania próbek paliw stałych, - w sprawie metod badania jakości paliw stałych, - w sprawie wzoru świadectwa jakości paliw stałych. Rozporządzenia stanowią akty wykonawcze do ustawy z dnia 25 sierpnia 2006 r. o systemie monitorowania i kontrolowania jakości paliw (Dz. U. z 2018 r. poz. 427, 650, 1654 i 1669). © Pixabay
    • 01
      październik
      W Monitorze Polskim (poz. 923) opublikowane zostało coroczne Obwieszczenie Ministra Środowiska w sprawie wykazu miast o liczbie mieszkańców większej niż 100 tysięcy i aglomeracji, w których wartość wskaźnika średniego narażenia przekracza wartość pułapu stężenia ekspozycji… Spośród 30  ocenianych aglomeracji i miast dla 16 wartość wskaźnika średniego narażenia uległa zmniejszeniu (min. dla aglomeracji Wrocławskiej, Warszawskiej), 4 zwiększeniu, a 10 nie uległa zmianie. Pierwszy raz w historii ocen dla  miasta Wałbrzycha i aglomeracji lubelskiej wskaźnik średniego narażenia nie przekroczył pułapu stężenia ekspozycji wynoszącego 20 µg/m3.  Najwyższą wartość wskaźnika w roku 2017 określono dla aglomeracji krakowskiej (32 µg/m3) oraz górnośląskiej (30 µg/m3). Najniższą dla miasta Koszalina (13 µg/m3). Zobacz szczegółowe zestawienie wskaźników © Pixabay
    • 04
      czerwiec
      W Dzienniku Ustaw (poz. 1022) opublikowane zostało Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 22 maja 2018 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie wymagań w zakresie prowadzenia pomiarów wielkości emisji oraz pomiarów ilości pobieranej wody. Rozporządzenie wdraża dyrektywę Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2015/2193 z dnia 25 listopada 2015 r. w sprawie ograniczenia emisji niektórych zanieczyszczeń do powietrza ze średnich obiektów energetycznego spalania (Dz. Urz. UE L 313). Jedną z kluczowych zmian jest wprowadzenie obowiązku wykonywania okresowych pomiarów emisji, co najmniej raz na trzy lata, ze źródeł spalania paliw o nominalnej mocy cieplnej nie mniejszej niż 1 MW, z których emisja wymaga zgłoszenia. Dla źródeł istniejących pierwsze pomiary przeprowadza się nie później niż do dnia 1 stycznia 2024 r. lub 1 stycznia 2029 r., w zależności od mocy źródła. Dla źródeł nowych pierwsze pomiary przeprowadza się w terminie nie dłuższym niż 4 miesiące od daty uzyskania pozwolenia na wprowadzanie gazów lub pyłów do powietrza, pozwolenia zintegrowanego albo dokonania zgłoszenia, albo od daty rozpoczęcia użytkowania źródła. przejdź do rozporządzenia..
    NEWSLETTER:
    Jeśli chcesz otrzymywać powiadomienia o nowych artykułach zapisz się
     
    Operat FB
    szkolenie f-gazy
    szkolenia rozprzestrzenianie się zanieczyszczeń
    Szkolenia Obliczenia emisji
    Szkolenia Bilans LZO
    OZE Energiczny Obywatel

    Zobacz komunikaty JRC / US EPA / EEA / NIK:

    EPA: Utah Physicians for a Healthy Environment receives $120,000 for air quality project in Summit County, Utah (04.10.2018)

    EEA: Exceedance of air quality standards in urban areas (02.10.2018)

    EEA: Exposure of ecosystems to acidification, eutrophication and ozone (02.10.2018)

    zanieczyszczenie powietrza kwaśne deszcze
    © EEA

    EEA: Rural concentration of the ozone indicator AOT40 for crops, 2015 (02.10.2018)

    ozon zanieczyszczenie powietrza
    © EEA

    EEA: Rural concentration of the ozone indicator AOT40 for forest, 2015 (02.10.2018)

    EEA: Agricultural area in EEA member countries for each ozone exposure class (02.10.2018)

    EEA: Trend in EU mercury emissions to air 1990 2016 (28.09.2018)

    emisja rtęci
    © EEA

    EPA Recognizes Supermarkets Across America for Smart Refrigerant Management (25.09.2018)

    EPA and DOJ Settle with Derive Systems over Vehicle Emissions Control Defeat Devices (24.09.2018)

    EEA: Mercury pollution remains a problem in Europe and globally (19.09.2018)

    EEA: Mercury in Europe's environment (19.09.2018)

    emisja rtęci Polska
     © Pixabay

    NIK: Czysto, cicho, bezszelestnie - czyli strefy czystego transportu po polsku (17.09.2018)

    NIK i ETO o wpływie zanieczyszczenia powietrza na zdrowie obywateli (15.09.2018)

    EEA: Ozone-depleting substances 2018 (14.09.2018)

    emisja freony f-gazy
    © EEA

    EPA: Pittsburgh, Pa. group wins contest for developing air quality monitors in Wildland Fire Sensors Challenge (13.09.2018)

    NIK: Emisja z sektora przemysłowego i z transportu (12.09.2018)

    emisje NIK
    © NIK

    EPA: Manchester, New Hampshire Municipal Waste Incinerator to Reduce Mercury Emissions Under Settlement with United State (12.09.2018)

    Zobacz bieżące artykuły w Atmospheric Environment:

     

    Impact of biomass burning and its control on particulate matter over a city in mainland Southeast Asia during a smog episode

    Impact of particulate matter (PM) emissions from ships, locomotives, and freeways in the communities near the ports of Los Angeles (POLA) and Long Beach (POLB) on the air quality in the Los Angeles county

    Lattice-Boltzmann Large-Eddy Simulation of pollutant dispersion in street canyons including tree planting effects

    kanion uliczny
    © Pixabay

    Emissions of Volatile Organic Compounds from road marking paints

    Zobacz EUR-Lex:

    emisja zanieczyszczeń ETO

    Sprawozdanie specjalne ETO nr 23/2018 Zanieczyszczenie powietrza. Nasze zdrowie nadal nie jest wystarczająco chronione (13.09.2018)

    © ETO

    Decyzja wykonawcza Komisji 2018/1147 z dnia 10 sierpnia 2018 r. ustanawiająca konkluzje dotyczące najlepszych dostępnych technik (BAT) w odniesieniu do przetwarzania odpadów (17.08.2018)

    Opinia Europejskiego Komitetu Ekonomiczno-Społecznego: Działania UE na rzecz poprawy przestrzegania prawa ochrony środowiska i zarządzania środowiskiem (10.08.2019)

    Wyrok Trybunału z dnia 7 czerwca 2018 r. - wniosek o wydanie orzeczenia w trybie prejudycjalnym (Sprawa C-160/17) - Ocena skutków wywieranych przez niektóre plany i programy na środowisko naturalne - Obszar miejski objęty scaleniem - Możliwość odstępstw od obowiązujących założeń zagospodarowania przestrzennego - Zmiana „planów i programów” (30.07.2018)

    Opinia Europejskiego Komitetu Ekonomiczno-Społecznego - Komunikat Komisji: Osiągnięcie mobilności niskoemisyjnej (25.07.2018)

    Wyrok Trybunału Sprawiedliwości z dnia 31 maja 2018 r. – Komisja Europejska / Rzeczpospolita Polska (Uchybienie zobowiązaniom państwa członkowskiego - Dyrektywa 2011/92/WE - Ocena oddziaływania na środowisko odwiertów w celu poszukiwania lub rozpoznawania złóż gazu łupkowego - Głębokie wiercenia - Kryteria selekcji - Ustalenie progów -  Sprawa C-526/16 (23.07.2018)

    Rozporządzenie wykonawcze Komisji (UE) 2018/986 z dnia 3 kwietnia 2018 r. zmieniające rozporządzenie wykonawcze (UE) 2015/504 w odniesieniu do dostosowania przepisów administracyjnych dotyczących homologacji i nadzoru rynku pojazdów rolniczych i leśnych do wartości granicznych emisji dla etapu V (18.07.2018) 

    Rozporządzenie wykonawcze Komisji (UE) 2018/988 z dnia 27 kwietnia 2018 r. w sprawie zmiany i sprostowania rozporządzenia wykonawczego Komisji (UE) 2017/656 określającego wymogi administracyjne dotyczące wartości granicznych emisji i homologacji typu w odniesieniu do silników spalinowych wewnętrznego spalania przeznaczonych do maszyn mobilnych nieporuszających się po drogach zgodnie z rozporządzeniem Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/1628 (18.07.2018)

    Rozporządzenie delegowane Komisji (UE) 2018/989 z dnia 18 maja 2018 r. w sprawie zmiany i sprostowania rozporządzenia delegowanego Komisji (UE) 2017/654 uzupełniającego rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/1628 odnośnie do wymogów technicznych i ogólnych dotyczących wartości granicznych emisji i homologacji typu w odniesieniu do silników spalinowych wewnętrznego spalania przeznaczonych do maszyn mobilnych nieporuszających się po drogach (18.07.2018)

    Rozporządzenie delegowane Komisji (UE) 2018/985 z dnia 12 lutego 2018 r. uzupełniające rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) nr 167/2013 w odniesieniu do wymogów dotyczących efektywności środowiskowej i osiągów jednostki napędowej pojazdów rolniczych i leśnych oraz ich silników, a także uchylające rozporządzenie delegowane Komisji (UE) 2015/96 (18.07.2018)

    Rozporządzenie delegowane Komisji (UE) 2018/987 z dnia 27 kwietnia 2018 r. w sprawie zmiany i sprostowania rozporządzenia delegowanego (UE) 2017/655 uzupełniającego rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/1628 odnośnie do monitorowania emisji zanieczyszczeń gazowych z silników spalinowych wewnętrznego spalania w trakcie eksploatacji zamontowanych w maszynach mobilnych nieporuszających się po drogach (18.07.2018)