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
    • 21
      wrzesień
      W dniu 20 września zaczęło obowiązywać nowe rozporządzenie Ministra Klimatu i Środowiska w sprawie wymagań w zakresie prowadzenia pomiarów wielkości emisji (Dz. U. poz. 1710). Wśród zmian dotyczących emisji do powietrza znalazły się: - wprowadzenie obowiązku pomiaru CO2 ze źródeł spalania paliw - zmiany rodzajów metodyk referencyjnych dla niektórych źródeł (np. HCl, HF ze spalania, współspalania odpadów; Cl2 z produkcji dwutlenku tytanu), - zmiana określenia „pył ogółem” na „pył” - określenie czasu trwania pomiarów i ilości serii pomiarowych według § 9.6 i 7 - usunięcie niektórych norm oraz określenie sposobu postępowania w przypadku zastąpienia normy jej nowym wydaniem (np. zał. 1 uwaga 4) Rozporządzenie dostępne jest na stronie https://isap.sejm.gov.pl/isap.nsf/DocDetails.xsp?id=WDU20210001710
    • 30
      sierpień
      Stronę „Wskaźniki średniego narażenia na pył PM2,5 w miastach Polski” uzupełniliśmy o wyniki klasyfikacji za rok 2020, opublikowane w obwieszczeniu Ministra Klimatu i Środowiska z dnia 30 lipca 2021 r. (M. P. poz. 756). W stosunku do roku 2019 zmniejszeniu uległa łączna liczba miast, w których stwierdzono przekroczenie pułapu stężenia ekspozycji 20 µg/m3 – z poziomu 14 w ocenie za rok 2019 do 8 za rok 2020. Szczegółowe zestawienie wartości wskaźników przedstawiamy na stronie http://wszystkooemisjach.pl/219/wskazniki-sredniego-narazenia-na-pyl-pm25-w-miastach-polski
    • 23
      sierpień
      Serdecznie zapraszamy na II edycję Konferencji „Biomasa i paliwa alternatywne w ciepłownictwie”, która odbędzie się 27-28 września w Suwałkach. Głównym tematem Konferencji jest wyzwanie, z którym w ciągu najbliższych kilkunastu lat polskie ciepłownictwo systemowe będzie musiało się zmierzyć, to jest osiągnięcie statusu efektywnego źródła energii. Celem konferencji organizowanej przez Biomass Media Group, wydawcę magazynu „Biomasa w ciepłownictwie i energetyce” jest zaprezentowanie najnowszych rozwiązań technologicznych wykorzystujących biomasę lub paliwa alternatywne w ciepłownictwie, przedstawienie scenariusza modernizacji instalacji z uwzględnieniem optymalnych rozwiązań, a także omówienie aktualnych regulacji prawnych. Podczas wydarzenia poruszone zostaną kwestię związane z dostępnością i jakością surowca, cenami biomasy i paliw alternatywnych oraz polityką kontraktacji dostaw surowca. Program wydarzenia oraz panele dyskusyjne będą koncentrować się na wykorzystaniu biomasy i paliw alternatywnych do transformacji ciepłownictwa. Więcej informacji na stronie https://wszystkooemisjach.pl/453
    NEWSLETTER:
    Jeśli chcesz otrzymywać powiadomienia o nowych artykułach zapisz się
     
    szkolenie bilans LZO 2021
    szkolenie rozprzestrzenianie się zanieczyszczeń 2021
    Biomasa i paliwa alternatywne w ciepłownictwie - Konferencja 2021
    DPF SNCR EcoeXhaust oczyszczanie spalin
    Operat FB
    envicon 2021
    Szkolenie Warsztaty Obliczenia emisji Rozprzestrzenianie zanieczyszczeń Bilans LZO 2021

    Terminy najbliższych warsztatów:

    Data
    Godzina
    28.09.2021 r. 800 ÷ 1600
    05.10.2021 r. 800 ÷ 1600
    12.10.2021 r. 800 ÷ 1600
    19.10.2021 r.
    800 ÷ 1600 


    Warsztaty z obliczeń emisji za rok 2020
    Warsztaty z modelowania stężeń

    Zobacz komunikaty JRC/ IPPC Bureau / US EPA / EEA / NIK / ETO / GDOŚ / GIOŚ / WIOŚ / IOŚ / MKiŚ:

    IPPC Bureau: The review of the BAT reference document for the Surface Treatment (24.09.2021)

    EPA: U.S. Will Dramatically Cut Climate-Damaging Greenhouse Gases with New Program Aimed at Chemicals Used in Air Conditioning, Refrigeration (23.09.2021)

    EEA: Air Quality Status 2021 (21.09.2021)

    EEA: Reported information on large combustion plants under the Energy Community Treaty 2006/500/EC (20.09.2021)

    MKiŚ: Modelowanie przepływu powietrza w miastach za pomocą metod Computional Fluid Dynamic (CFD) – prezentacja IMGW w ramach konferencji Środowisko Informacji 2021 zaplanowanej na 25.11.2021 (17.09.2021)

    EEA: Consumption of ozone-depleting substances (16.09.2021)

    dziura ozonowa substancje
    © EEA

    EPA [emisje ze statków] Releases Case Study on Air Pollution Reductions for the New York/New Jersey Harbor Deepening Project (15.09.2021)

    EPA [transport] and Justice Department Reach Clean Air Act Settlement with Xtreme Diesel Performance, Ending Sale of Defeat Devices (15.09.2021)

    EPA [tlenek etylenu] and WVDEP to Hold Public Meeting to Discuss Ethylene Oxide (14.09.2021)

    U.S. EPA [uwolnienia przypadkowe] Texas Plastics Corporation Will Pay Nearly $3 Million for Violating Clean Air Act (13.09.2021)

    EPA [transport] Settlement with Jeg’s Automotive Inc. of Delaware, Ohio, Resolves Clean Air Act Violations for Sales of Motor Vehicle Emission Control Defeat Devices (13.09.2021)

    WIOŚ,  Miasto Otwock:  Ograniczenie emisji odorowych na terenie miasta Otwocka (10.09.2021)

    EPA [sprawiedliwość środowiskowa] U.S. EPA, CalEPA launch joint effort to strengthen environmental enforcement in communities overburdened by pollution (10.09.2021)

    EPA [czynniki chłodnicze] Food Lion Wins GreenChill Award for Smart Refrigerant Management (10.09.2021)

    EEA: With people and for people: Innovating for sustainability (09.09.2021)

    EPA [amoniak] U.S. EPA Penalizes Four California Facilities More Than $800,000 for Clean Air Act Chemical Safety Violations (09.09.2021)

    EPA [gaz składowiskowy, SO2] Justice Department, EPA and the State of Michigan Reach Clean Air Act Settlement with Arbor Hills Energy LLC (09.09.2021)

    EPA [monitoring zanieczyszczenia powietrza w związku z ryzykiem uszkodzenia instalacji przez huragan] Expands Air Monitoring Efforts in Communities Impacted by Hurricane Ida (09.09.2021)

    EPA [bezwodny amoniak] U.S. EPA penalizes Hawaiian Ice for chemical safety violations (08.09.2021)

    EPA [ograniczenie ryzyka narażenia podczas prac porządkowych] Tools for Communities Cleaning Up after Hurricane Ida (04.09.2021)

    EPA [PFAS] Announces First Validated Laboratory Method to Test for PFAS in Wastewater, Surface Water, Groundwater, Soils (02.09.2021)

    EEA: European Maritime Transport Environmental Report 2021 (01.09.2021)

    EPA [transport] Fines Companies in Iowa and Nebraska for Alleged Vehicle ‘Defeat Device’ Violations (31.08.2021)

    EEA: Improving the climate impact of raw material sourcing (30.08.2021)

    EPA [transport] After Successfully Obtaining a Preliminary Injunction, Justice Department and EPA Reach Clean Air Act Settlement with Gear Box Z for Selling Defeat Devices (30.08.2021)

    EEA: EU Member States’ progress towards achieving the 2010 NEC Directive emission ceilings (30.08.2021)

    EPA [sprawiedliwość środowiskowa] Settles with Chevron, Levies Penalty, for Hazardous Waste Violations at Montebello, CA Facility (26.08.2021)

    EEA: European Union emission inventory report 1990-2019 (26.08.2021)

    EEA: National Emission reduction Commitments Directive reporting status 2021 (26.08.2021)

    Zobacz bieżące artykuły w Atmospheric Environment:

    Evaluation of small form factor, filter-based PM2.5 samplers for temporary non-regulatory monitoring during wildland fire smoke events OPEN ACCESS

    High-volume sampler for size-selective sampling of bioaerosols including viruses

    Simulation of the cooking organic aerosol concentration variability in an urban area

    Zobacz EUR-Lex:

    Zawiadomienie Komisji — Wytyczne techniczne dotyczące weryfikacji infrastruktury pod względem wpływu na klimat w latach 2021–2027 (16.09.2021)

    Opinia Europejskiego Komitetu Ekonomiczno-Społecznego„Transport intermodalny i logistyka multimodalna – uzupełnianie się środków transportu w ekologizacji transportu” (16.09.2021)

    Opinia Europejskiego Komitetu Ekonomiczno-Społecznego „Komunikat Komisji do Parlamentu Europejskiego, Rady, Europejskiego Komitetu Ekonomiczno-Społecznego i Komitetu Regionów: Budując Europę odporną na zmianę klimatu – nowa Strategia w zakresie przystosowania do zmiany klimatu (16.09.2021)

    Rozporządzenie wykonawcze Komisji  2021/1434 z dnia 2 września 2021 r. kończące przegląd rozporządzeń wykonawczych Rady nr 443/2011 i nr 444/2011 rozszerzających ostateczne cło wyrównawcze i antydumpingowe na przywóz biodiesla wysyłanego z Kanady (03.09.2021)

    Rozporządzenie delegowane Komisji 2021/1430 z dnia 31 maja 2021 r. uzupełniające rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady 2018/956 przez określenie danych, które mają być zgłaszane przez państwa członkowskie do celów weryfikacji emisji CO2 i zużycia paliwa przez nowe pojazdy ciężkie (02.09.2021)

    Rozporządzenie Komisji (UE) 2021/1297 z dnia 4 sierpnia 2021 r. zmieniające załącznik XVII do rozporządzenia (WE) nr 1907/2006 Parlamentu Europejskiego i Rady w odniesieniu do perfluorowanych kwasów karboksylowych zawierających od 9 do 14 atomów węgla w łańcuchu (PFCA C9-C14), ich soli oraz substancji pochodnych PFCA C9-C14 (05.08.2021)

    TSUE: sprawa T-126/19 wyrok z dnia 16 czerwca 2021 r. – Krajowa Izba Gospodarcza Chłodnictwa i Klimatyzacji / Komisja [Środowisko naturalne – Rozporządzenie (UE) nr 517/2014 – Fluorowane gazy cieplarniane – Przydział kontyngentów na wprowadzanie wodorofluorowęglowodorów do obrotu – Zarzut niezgodności z prawem – Artykuł 16 rozporządzenia nr 517/2014 oraz załączniki V i VI do tego rozporządzenia – Zasada niedyskryminacji – Obowiązek uzasadnienia (02.08.2021)