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
      listopad
      W Monitorze Polskim (poz. 1038) opublikowane zostało Obwieszczenie Ministra Środowiska z dnia 3 października 2018 r. w sprawie wysokości stawek opłat za korzystanie ze środowiska na rok 2019. W stosunku do roku 2018 nieznacznej zmianie ulegną jednostkowe stawki opłat za gazy lub pyły wprowadzane do powietrza (tabela A) oraz stawki ryczałtowe (tabela B, C, D, E) załącznika nr 2 do rozporządzenia. © Pixabay
    • 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
    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:

    NIK: O jakości powietrza w Polsce i Europie na COP24 (07.12.2018)

    NIK zanieczyszczenie powietrza
    © NIK

    EPA Proposes 111(b) Revisions to Advance Clean Energy Technology (06.12.2018)

    EPA Finalizes RFS Volumes for 2019 and Biomass Based Diesel Volumes for 2020 (30.11.2018)

    EPA, Wheeler Rock Products settle Clean Air Act permit violations (29.11.2018)

    Fact-Check: Obama Administration Pushed "Worst-Case Scenario" In Climate Assessment (28.11.2018)

    EEA: Annual mean PM2.5 concentrations observed at background stations, 2016 (22.11.2018)

    PM2,5 tło stacje tła EEA
    © EEA

    EEA: 90.4 percentile of daily mean PM10 concentrations observed at background stations, 2016 (22.11.2018)

    PM2,5 tło stacje tła EEA percentyl
    © EEA

    EEA: Progress of EU transport sector towards itsenvironment and climate objectives (22.11.2018)

    EEA: Electric vehicles from life cycle and circular economy perspectivesTERM 2018: Transport and Environment Reporting Mechanism (TERM) repor (22.11.2018)

    EPA Takes Steps to Improve Regulations for Wood Heaters (21.11.2018)

    NIK: Kto truje w Łęgnowie - rejon dawnych bydgoskich Zakładów Chemicznych „Zachem”? (19.11.2018)

    EPA Continues Work to Protect Community Near the Tonawanda Coke Facility (15.11.2018)

    EPA Announces Availability of $1.5 Million in Environmental Justice Small Grants (15.11.2018)

    NIK o rozwoju sektora odnawialnych źródeł energii (15.11.2018)

    ICYMI: The Washington Post - EPA to Weigh Tougher Pollution Standards for Heavy-Duty Trucks (14.11.2018)

    NIK z Bankiem Światowym - Na ratunek czystemu powietrzu (12.11.2018)

    EEA: Netherlands - Industrial pollution profile 2018 (09.11.2018)

    EEA: Sweden - Industrial pollution profile 2018 (09.11.2018)

    EPA Settlement with Yonkers Dry Cleaner Means Company to Operate as “Green” Facility (08.11.2018)

    EPA: MPLX LP To Cut Harmful Air Pollution At Natural Gas Processing Facilities Improving Air Quality For Communities In Six States (01.11.2018)

    Zobacz bieżące artykuły w Atmospheric Environment:

    Impacts of ambient temperature, DPF regeneration, and traffic congestion on NOx emissions from a Euro 6-compliant diesel vehicle equipped with an LNT under real-world driving conditions

    Machine learning-based rapid response tools for regional air pollution modelling

    Validation of ammonia diffusive and pumped samplers in a controlled atmosphere test facility using traceable Primary Standard Gas Mixtures

    Flaring emissions in Africa: Distribution, evolution and comparison with current inventories

    MAX-DOAS measurements and vertical profiles of glyoxal and formaldehyde in Madrid, Spain

    Global changes in the diurnal cycle of surface ozone

    Evaluating near-roadway concentra- tions of diesel-related air pollution using RLINE

    Zobacz EUR-Lex:

    Decyzja wykonawcza Komisji (UE) 2018/1876 z dnia 29 listopada 2018 r. w sprawie zatwierdzenia, na podstawie rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) nr 510/2011, technologii stosowanej w wysokosprawnych alternatorach 12-woltowych przeznaczonych do stosowania w lekkich samochodach dostawczych napędzanych przez konwencjonalny silnik spalinowy jako technologii innowacyjnej umożliwiającej zmniejszenie emisji CO2 pochodzących z lekkich samochodów dostawczych (30.11.2018)

    Decyzja wykonawcza Komisji (UE) 2018/1855 z dnia 27 listopada 2018 r. w sprawie emisji gazów cieplarnianych objętych decyzją Parlamentu Europejskiego i Rady nr 2009/406/WE przypadających na poszczególne państwa członkowskie za rok 2016 (28.11.2018)

    Rozporządzenie Komisji (UE) 2018/1832 z dnia 5 listopada 2018 r. zmieniające dyrektywę Parlamentu Europejskiego i Rady 2007/46/WE, rozporządzenie Komisji (WE) nr 692/2008 i rozporządzenie Komisji (UE) 2017/1151 w celu udoskonalenia badań i procedur homologacji typu w odniesieniu do lekkich pojazdów pasażerskich i użytkowych, w tym badań i procedur dotyczących zgodności eksploatacyjnej i emisji zanieczyszczeń w rzeczywistych warunkach jazdy, a także wprowadzenia urządzeń służących do monitorowania zużycia paliwa i energii elektrycznej (27.11.2018)

    DECYZJA RADY (UE) 2018/1730 z dnia 12 listopada 2018 r.  dotycząca stanowiska, które należy zająć w imieniu Unii Europejskiej na drugim posiedzeniu Konferencji Stron Konwencji z Minamaty w sprawie rtęci w związku z przyjęciem wytycznych w sprawie przejściowego składowania rtęci innej niż rtęć odpadowa w sposób bezpieczny dla środowiska (16.11.2018)

    WSPÓLNE PRZEDSIĘWZIĘCIE NA RZECZ TECHNOLOGII OGNIW PALIWOWYCH I TECHNOLOGII WODOROWYCH 2 - publikacja końcowych sprawozdań finansowych za rok budżetowy 2017 (14.11.2018)

    WSPÓLNE PRZEDSIĘWZIĘCIE CZYSTE NIEBO 2 - publikacja końcowych sprawozdań finansowych za rok budżetowy 2017 (14.11.2018)

    Sprawozdanie specjalne Trybunału Obrachunkowego nr 24/2018 Wykorzystanie wychwytywania i składowania dwutlenku węgla oraz innowacyjnych odnawialnych źródeł energii w projektach demonstracyjnych na skalę komercyjną w UE – w ostatnim dziesięcioleciu nie zostały osiągnięte zamierzone postępy (29.10.2018)