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
    • 15
      luty
      W dziale „Bilans LZO” dodaliśmy stronę o wprowadzaniu danych o LZO do Krajowej bazy (KOBiZE). Opisaliśmy dwie podstawowe metody: - Metoda 1 „źródło-surowiec”: umożliwia poprzez zdefiniowanie oddzielnych wskaźników emisji dla różnych rodzajów związków zawartych w preparacie wskazanie różnych stawek opłat w zakładce „Opłaty”, która stanowi podstawę wykazu informacji o zakresie korzystania ze środowiska oraz o wysokości należnych opłat, - Metoda 2 „wskaźniki zastępcze dla instalacji”: umożliwia znaczące ograniczenie czasu na wprowadzenie danych do KOBiZE poprzez wyznaczenie zastępczego wskaźnika emisji odniesione do ogólnego parametru charakteryzującego pracę instalacji w ciągu roku, np. wielkości produkcji, albo łącznego zużycia surowców. Sposób wprowadzania danych w kolejnych krokach dla metody 1 i 2 przedstawiliśmy na przykładach liczbowych, wraz z analizą wymagań prawnych zawartych w art. 285 ust. 3 ustawy Prawo ochrony środowiska oraz art. 288 ust. 1 pkt 2.
    • 10
      luty
      W dziale „Obliczenia emisji” umieściliśmy kalkulator obliczeń ilości zanieczyszczeń zatrzymanych lub zneutralizowanych w urządzeniach oczyszczających, którą należy raportować w Dziale 4 sprawozdania GUS OS-1. Obliczenia są wykonywane na podstawie danych o skuteczności urządzenia „η” i emisji „E”. Artykuł zawiera wyprowadzenie wzoru obliczeniowego, kalkulator oraz formułę umożliwiającą dodanie algorytmu do arkusza excel. Całość dostępna jest na stronie http://wszystkooemisjach.pl/434/obliczenia-zanieczyszczen-zatrzymanych-lub-zneutralizowanych-w-urzadzeniach-oczyszcza
    • 08
      luty
      Monitoring odorów, system antyodorowy, eliminacja lub minimalizowanie uciążliwości zapachowej to tylko niektóre tematy przewidziane do prezentacji w trakcie 31. Konferencji Eksploatacja i rekultywacja składowisk odpadów, która odbędzie się 23-25 marca 2021 r. w Wiśle oraz on-line. Organizator - firma Abrys przewidziała również prezentacje dotyczące systemu odgazowania składowiska i zagrożeń pożarowych. Szczegółowe informacje znajdują się na stronie http://skladowiskowa.abrys.pl/
    NEWSLETTER:
    Jeśli chcesz otrzymywać powiadomienia o nowych artykułach zapisz się
     
    DPF SNCR EcoeXhaust oczyszczanie spalin
    emisje KOBiZE i opłaty za korzystanie ze środowiska za 2020 rok - warsztaty on-line
    Warsztaty doskonalące z obliczeń rozprzestrzeniania zanieczyszczeń w powietrzu
    Operat FB

    Terminy najbliższych warsztatów:

    Data
    Godzina
    23.02.2021 r.
    800 ÷ 1600
    24.02.2021 r. 800 ÷ 1600
    02.03.2021 r. 800 ÷ 1600
    03.03.2021 r.
    800 ÷ 1600


    Warsztaty z obliczeń emisji za rok 2020
    Warsztaty z modelowania stężeń

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

    EPA [układy chłodnicze z amoniakiem] U.S. EPA penalizes Salinas, California company over violating Clean Air Act chemical safety requirements (17.02.2021)

    MKiŚ: Deklaracje dotyczące przyznania kontyngentów na przywóz fluorowanych gazów cieplarnianych - HFC w 2022 r. (12.02.2021)

    MKiŚ: Sprawozdania w zakresie F-GAZÓW i SZWO do Bazy Danych Sprawozdań (10.02.2021)

    EPA [emisje z remontu instalacji] EPA penalizes Shell for Anacortes refinery release (10.02.2021)

    EPA [emisje LZO z magazynowania odpadów] EPA settles with Emerald Kalama Chemical, LLC over hazardous waste handling, storage violations (08.02.2021)

    GDOŚ: Polsko-niemieckie spotkanie ws. transgranicznego oddziaływania na środowisko (29.01.2021)

    WIOŚ: Awaria dopalacza termicznego w Vesuvius w Skawinie (28.01.2021)

    U.S. EPA [emisje z pochodni] Dow Chemical Company and Two Subsidiaries Will Reduce Harmful Air Pollution at Four Chemical Plants (27.01.2021)

    U.S. EPA [układy chłodnicze z amoniakiem] EPA Reaches Settlement with Des Moines Cold Storage Co. Inc. for Alleged Clean Air Act Violations (27.01.2021)

    IOŚ: III FORUM INNOWACYJNOŚCI  „Klimat wobec wyzwań XXI wieku” zaproszenie na 29 stycznia 2021 r.

    WIOŚ: Wyniki pomiarów stężeń styrenu po pożarze w Zakładach Chemicznych Synthos (22.01.2021)

    MKiŚ: Zasady rozliczania emisji gazów cieplarnianych za rok 2020 w ramach EU ETS (22.01.2021)

    WIOŚ: Pożar odpadów niebezpiecznych w Kaczycach (22.01.2021)

    EPA [PFAS] EPA Delivers Results on PFAS Action Plan (19.01.2021)

    WIOŚ: Pożar w Zakładzie Mechaniczno-Biologicznego Przetwarzania Odpadów w Przemyślu (19.01.2021)

    Zobacz bieżące artykuły w Atmospheric Environment:

    Improving estimates of PM2.5 concentration and chemical composition by application of High Spectral Resolution Lidar (HSRL) and Creating Aerosol Types from chemistry (CATCH) algorithm

    Emissions of carboxylic acids, hydrogen cyanide (HCN) and isocyanic acid (HNCO) from vehicle exhaust

    A Vehicle Activity-based Windowing approach to evaluate real-world NOx emissions from Modern Heavy-duty Diesel Trucks

    Zobacz EUR-Lex:

    ROZPORZĄDZENIE DELEGOWANE KOMISJI (UE) 2021/115 z dnia 27 listopada 2020 r. zmieniające załącznik I do rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2019/1021 w odniesieniu do kwasu perfluorooktanowego (PFOA), jego soli i związków pochodnych (02.02.2021)

    Trybunał Sprawiedliwości: Sprawa C-320/19: Wyrok Trybunału (piąta izba) z dnia 3 grudnia 2020 r. (wniosek o wydanie orzeczenia w trybie prejudycjalnym złożony przez Verwaltungsgericht Berlin – Niemcy) – Ingredion Germany GmbH / Bundesrepublik Deutschland [Odesłanie prejudycjalne – Środowisko naturalne – Dyrektywa 2003/87/WE – System handlu uprawnieniami do emisji gazów cieplarnianych – Artykuł 3 lit. h) – Nowe instalacje – Artykuł 10a – Przejściowy system przydziału bezpłatnych uprawnień do emisji – Decyzja 2011/278/UE – Artykuł 18 ust. 1 lit. c) – Poziom działalności związanej z paliwami – Artykuł 18 ust. 2 akapit drugi – Wartość odpowiedniego współczynnika wykorzystania zdolności produkcyjnych] (01.02.2021)

    Zawiadomienie dla przedsiębiorstw zamierzających wprowadzać wodorofluorowęglowodory luzem do obrotu w Unii Europejskiej w 2022 r. (22.01.2021)

    Sprostowanie do decyzji Komisji (UE) 2015/886 z dnia 8 czerwca 2015 r. zmieniającej decyzję 2014/312/UE ustanawiającą ekologiczne kryteria przyznawania oznakowania ekologicznego UE farbom i lakierom wewnętrznym i zewnętrznym (21.01.2021)

    Sprostowanie do decyzji Komisji (UE) 2016/397 z dnia 16 marca 2016 r. zmieniającej decyzję 2014/312/UE ustanawiającą ekologiczne kryteria przyznawania oznakowania ekologicznego UE farbom i lakierom wewnętrznym i zewnętrznym (21.01.2021)

    Sprostowanie do decyzji Komisji 2014/312/UE z dnia 28 maja 2014 r. ustanawiającej ekologiczne kryteria przyznawania oznakowania ekologicznego UE farbom i lakierom wewnętrznym i zewnętrznym (21.01.2021)

    Sprostowanie do rozporządzenia Komisji (UE) 2019/1939 z dnia 7 listopada 2019 r. zmieniającego rozporządzenie (UE) nr 582/2011 w odniesieniu do pomocniczych strategii emisji (AES), dostępu do informacji z OBD pojazdu oraz informacji dotyczących naprawy i obsługi technicznej pojazdów, pomiaru emisji w okresach rozruchu zimnego silnika oraz użytkowania przenośnych systemów pomiaru emisji (PEMS) na potrzeby pomiaru liczby cząstek stałych odnośnie do pojazdów ciężkich (15.01.2021)

    Decyzja wykonawcza Komisji (UE) 2020/2181 z dnia 17 grudnia 2020 r. określająca limity ilościowe oraz przydział kontyngentów substancji kontrolowanych na podstawie rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady (WE) nr 1005/2009 w sprawie substancji zubożających warstwę ozonową na okres od dnia 1 stycznia do dnia 31 grudnia 2021 r. (notyfikowana jako dokument nr C(2020) 8996) (22.12.2020)

    Decyzja Komisji (UE) 2020/2166 z dnia 17 grudnia 2020 r. w sprawie określenia udziałów państw członkowskich w aukcjach w latach 2021–2030 w ramach unijnego systemu handlu uprawnieniami do emisji (notyfikowana jako dokument nr C(2020) 8945)  (21.12.2020)

    Opinia Europejskiego Komitetu Regionów – Nowy plan działania dotyczący gospodarki o obiegu zamkniętym (18.12.2020)

    Opinia Europejskiego Komitetu Regionów – Nowa strategia przemysłowa dla Europy (18.12.2020)

    Decyzja wykonawcza Komisji (UE) 2020/2126 z dnia 16 grudnia 2020 r. w sprawie ustalenia rocznych limitów emisji państw członkowskich na lata 2021–2030 zgodnie z rozporządzeniem Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2018/842 (17.12.2020)