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
    • 23
      czerwiec
      Amerykańska Agencja Ochrony Środowiska (U.S. EPA) poinformowała o wniosku o dodanie 1-bromopropanu (CAS 106-94-5) do listy substancji normowanych w ustawie o czystym powietrzu (the Clean Air Act), ze względu na niebezpieczne własności substancji i powszechne wykorzystywanie w wielu produktach i procesach, w tym w czyszczeniu na sucho, czyszczeniu elektroniki i metali, procesach farmaceutycznych i produktach rolniczych oraz przy aplikacji klejów w sprayu. Substancji tej nie ma również obecnie w polskim systemie prawnym (standardów emisyjnych, standardów jakości powietrza i wartości odniesienia). Kryteria jakości powietrza w zakresie bromopochodnych węglowodorów ustalono jedynie dla bromoetanu (74-96-4) i bromometanu (74-83-9). Informacje o procedurze U.S. EPA dostępne są na stronach: https://www.epa.gov/newsreleases/washington-examiner-epa-add-new-hazardous-air-pollutant-list-regulated-substances-first https://www.epa.gov/newsreleases/epa-grants-first-ever-petition-add-hazardous-air-pollutants-list-under-clean-air-act
    • 23
      czerwiec
      Zawarte w artykule orzeczenie WSA w Warszawie z dnia 26 października 2017 r. uzupełniliśmy o wyrok NSA z 2020 r. (II OSK 627/18), w którym podtrzymano stanowisko WSA, oddalając skargę kasacyjną Głównego Inspektora Ochrony Środowiska. NSA wyraził pogląd, zgodnie z którym ograniczenie stron postępowania o wydanie pozwolenia na wprowadzanie gazów lub pyłów do powietrza (art. 185 ust. 1 ustawy Prawo ochrony środowiska) do prowadzącego instalację oraz władających powierzchnią ziemi na obszarze ograniczonego użytkowania nie wyłącza stosowania art. 28 k.p.a. w sprawach prowadzonych na podstawie przepisów zamieszczonych w dziale III –"Odpowiedzialność administracyjna" (art. 362 – 375). Nie wyłącza go również art. 372 POŚ, ani żaden inny przepis Prawa ochrony środowiska, w tym art. 365 i art. 367. Tym samym w postępowaniu WIOŚ o wstrzymanie użytkowania instalacji oraz w postępowaniu o podjęcie wstrzymanej działalności władający nieruchomościami narażonymi na oddziaływanie instalacji mają przymiot strony w postępowaniu administracyjnym. Mają bowiem interes prawny, aby chronić w toku tego postępowania przysługujące im prawa zgodnie z art. 28 k.p.a., według którego „Stroną jest każdy, czyjego interesu prawnego lub obowiązku dotyczy postępowanie albo kto żąda czynności organu ze względu na swój interes prawny lub obowiązek”. Oba orzeczenia dostępne są na stronie: Strony postępowania o wstrzymanie / wznowienie użytkowania instalacji - orzeczenia WSA, NSA
    • 29
      maj
      W dniu dzisiejszym na stronie Głównego Inspektoratu Ochrony Środowiska opublikowane zostały wyniki pomiarów jakości powietrza w Kędzierzynie-Koźlu w zakresie benzenu oraz pyłu zawieszonego PM10 i PM2,5 (pomiary równoległe na stacji PMŚ i stacji badawczej GIOŚ nr 1): Wyniki w formie prezentacji zamieszczone są na stronie GIOŚ pt. Badania jakości powietrza w Kędzierzynie-Koźlu W dniu 21 maja br. rozpoczęto pomiary w drugiej lokalizacji stacji badawczej (stacja badawcza nr 2):
    NEWSLETTER:
    Jeśli chcesz otrzymywać powiadomienia o nowych artykułach zapisz się
     
    Szkolenie Rozprzestrzenianie zanieczyszczeń w powietrzu Poznań 2020
    Operat FB

    Zobacz komunikaty JRC / US EPA / EEA / NIK / GDOŚ / GIOŚ / IOŚ / MŚ:

    EEA: Average CO2 emissions from new cars and new vans increased again in 2019 (26.06.2020)

    EEA: Monitoring of CO2 emissions from vans – Regulation 510/2011 (26.06.2020)

    EEA: Monitoring of CO2 emissions from passenger cars – Regulation (EU) 2019/631 (26.06.2020)

    EEA: Petrol and diesel fuels sold for road transport (26.06.2020)

    EEA paliwa samochody Zanieczyszczenie powietrza PM10
    © EEA

    EPA Takes Action to Stop Use of Certain PFAS in Products and Protect American Consumers (22.06.2020)

    WIOŚ w Warszawie: kolejny pożar w Zakładzie Utylizacji Odpadów w Radomiu (19.06.2020)

    WIOŚ pożar odpadów Radom zanieczyszczenie powietrza PM10 2020
    © WIOŚ w Warszawie

    EPA Releases First Final Chemical Risk Evaluation (19.06.2020)

    ETO: Journal 02/2020: Climate Change and Audit (19.06.2020)

    Europejski Trybunał Obrachunkowy Zmiany klimatu
    © ETO

    U.S. EPA: Washington Examiner - EPA to add new hazardous air pollutant to list of regulated substances for first time ever (18.06.2020)

    EPA Grants First-Ever Petition to Add to Hazardous Air Pollutants List Under Clean Air Act (18.06.2020)

    EEA: Industrial Reporting under the Industrial Emissions Directive 2010/75/EU and European Pollutant Release and Transfer Register Regulation (EC) No 166/2006 (16.06.2020)

    EPA Advises Facility Operators to Prevent and Minimize Releases during Hazardous Weather Events (09.06.2020)

    EPA Urges Preparedness as Hurricane Season Begins; Advises on prevention, preparedness, and reporting requirements during Hazardous Weather Events (09.06.2020)

    EPA Celebrates 50 Years of Protecting Our Nation's Air (08.06.2020)

    EPA Reaches Settlement With Hydrite Chemical Co. for Alleged Clean Air Act Violations at Waterloo, Iowa, Facility (05.06.2020)

    EEA: Rural concentration of the ozone indicator AOT40 for forest, 2017 (05.06.2020)

    ozon raport EPA 2020 zanieczyszczenie powietrza
    © EEA

    EPA Proposes Honest Accounting Standard to Improve Future Clean Air Act Rules (04.06.2020)

    U.S. EPA: What They Are Saying: EPA Proposes Honest Accounting Standard to Improve Future Clean Air Act Rules (04.06.2020)

    EEA: New cars and vans sold in 2018 more CO2 intensive, final data confirms (03.06.2020)

    EEA: Monitoring CO2 emissions from passenger cars and vans in 2018 (03.06.2020)

    emisje samochody EEA zanieczyszczenie powietrza
    © EEA

    EPA and State Propose Settlement of Clean Air Act Violations at Sewage Sludge Incinerator in Bridgewater, NJ (02.06.2020)

    U.S. EPA: President Trump Delivering on Promise to Protect Our Nation’s Air (02.06.2020)

    EPA Finalizes Amendments to the Miscellaneous Organic Chemical Manufacturing National Emission Standards for Hazardous Air Pollutants (01.06.2020)

    EPA: Proposed Settlement with United States and Massachusetts Will Help Reduce Air Pollution from Sprague Resources’ Heated Petroleum Storage Facilities Across New England (29.05.2020)

    EEA: National emissions reported to the UNFCCC and to the EU Greenhouse Gas Monitoring Mechanism (29.05.2020)

    EEA: Trends and drivers of EU greenhouse gas emissions (29.05.2020)

    Zobacz bieżące artykuły w Atmospheric Environment:

    Total gaseous mercury in a coastal city (Qingdao, China): Influence of sea-land breeze and regional transport

    A 24-h real-time emissions assessment of 41 uncontrolled household raw coal combustion stoves in four provinces of Northern China

    Fractionation of mercury in aerosols of the southern Baltic coastal zone

    One year evaluation of three low-cost PM2.5 monitors

    Modeling lateral plume deflection in the wake of an elongated building

    Zobacz EUR-Lex:

    Sprawa C-139/20: Skarga wniesiona w dniu 16 marca 2020 r. – Komisja Europejska przeciwko Rzeczypospolitej Polskiej (15.06.2020)

    Sprostowanie do rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2019/1021 z dnia 20 czerwca 2019 r. dotyczącego trwałych zanieczyszczeń organicznych (09.06.2020)

    Rozporządzenie Komisji (UE) 2020/735 z dnia 2 czerwca 2020 r. zmieniające rozporządzenie (UE) nr 142/2011 w odniesieniu do stosowania mączki mięsno-kostnej jako paliwa w obiektach energetycznego spalania (03.06.2020)

    Rozporządzenie wykonawcze Komisji (UE) 2020/683 z dnia 15 kwietnia 2020 r. w sprawie wykonania rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2018/858 w odniesieniu do wymogów administracyjnych dotyczących homologacji i nadzoru rynku pojazdów silnikowych i ich przyczep oraz układów, komponentów i oddzielnych zespołów technicznych przeznaczonych do tych pojazdów (26.05.2020)

    Decyzja Komisji (UE) 2020/654 z dnia 13 maja 2020 r. dotycząca przepisów krajowych notyfikowanych przez Niemcy w sprawie małych i średnich jednostek spalania (15.05.2020)

    Komunikat Komisji — Publikacja łącznej liczby uprawnień znajdujących się w obiegu w 2019 r. do celów rezerwy stabilności rynkowej w ramach unijnego system handlu uprawnieniami do emisji ustanowionego dyrektywą 2003/87/WE (13.05.2020)

    Trybunał Obrachunkowy Sprawozdanie specjalne nr 11/2020 „Efektywność energetyczna budynków – należy położyć większy nacisk na opłacalność inwestycji” (05.05.2020)

    Opinia Europejskiego Komitetu Regionów – W kierunku zrównoważonych dzielnic i małych społeczności – Polityka ochrony środowiska poniżej poziomu gminnego (29.04.2020)

    Sprawa C-395/18: Wyrok Trybunału (druga izba) z dnia 30 stycznia 2020 r. (wniosek o wydanie orzeczenia w trybie prejudycjalnym złożony przez Tribunale Amministrativo Regionale per il Lazio – Włochy) – Direzione e coordinamento Vivendi SA przeciwko Consip SpA, Ministero dell'Economia e delle Finanze. Odesłanie prejudycjalne – Udzielanie zamówień publicznych na dostawy, roboty budowlane lub usługi – Dyrektywa 2014/24/UE – Artykuł 18 ust. 2 – Artykuł 57 ust. 4 – Fakultatywne podstawy wykluczenia – Podstawa wykluczenia dotycząca podwykonawcy wymienionego w ofercie wykonawcy – Naruszenie przez podwykonawcę obowiązków z dziedziny prawa ochrony środowiska, prawa socjalnego i prawa pracy – Uregulowanie krajowe przewidujące automatyczne wykluczenie wykonawcy z powodu takiego naruszenia (27.04.2020)