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
    • 28
      wrzesień
      Stronę „Wskaźniki średniego narażenia na pył PM2,5 w miastach Polski” uzupełniliśmy o wyniki klasyfikacji za rok 2019, opublikowane w obwieszczeniu Ministra Klimatu z dnia 8 września 2020 r. (M. P. 2020 poz. 799). W stosunku do roku 2018 zmniejszeniu uległa łączna liczba miast, w których stwierdzono przekroczenie pułapu stężenia ekspozycji 20 µg/m3 – z poziomu 18 w ocenie za rok 2018 do 14 za rok 2019. Szczegółowe zestawienie wartości wskaźników przedstawiamy na stronie http://wszystkooemisjach.pl/219/wskazniki-sredniego-narazenia-na-pyl-pm25-w-miastach-polski
    • 24
      lipiec
      W Centralnej Bazie Orzeczeń Sądów Administracyjnych opublikowany został Wyrok WSA w Poznaniu  z dnia 1 lipca 2020 r. (IV SA/Po 553/20) – stwierdzający nieważność miejscowego planu zagospodarowania przestrzennego w zakresie zakazu stosowania pieców i trzonów kuchennych na paliwo stałe. WSA przyznał rację wojewodzie, który wskazał w skardze, że jedynie sejmik województwa może, w drodze uchwały, wprowadzić ograniczenia lub zakazy w zakresie eksploatacji domowych palenisk. Uzasadnienie decyzji sądu odnosi się do regulacji w zakresie prawa ochrony środowiska i planowania przestrzennego. Orzeczenie zostało dodane do strony http://wszystkooemisjach.pl/72/nsa-program-ochrony-powietrza
    • 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
    NEWSLETTER:
    Jeśli chcesz otrzymywać powiadomienia o nowych artykułach zapisz się
     
    Szkolenie z obliczeń rozprzestrzeniania zanieczyszczeń w powietrzu i sprawdzania dokumentacji - 28.10.2020 Webinarium / 29-30.10.2020 Warsztaty on-line
    Operat FB
    targi EKOTECH 24-25.02.2021
    Kongres biomasy 2020

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

    EPA settlement with MarkWest addresses Clean Air Act violations at Evans City, Pa. Plant (25.09.2020)

    WIOŚ Kraków: Jakość powietrza w Krakowie. Podsumowanie wyników badań (24.09.2020)

    EEA: Ozone depleting substances 2020 Publication (18.09.2020) 

    emisja ozonu EEA
    © EEA

    EPA Seeks Small Businesses Input on Risk Management Rulemakings for Methylene Chloride and 1-Bromopropane (16.09.2020)

    EEA: 2020 Industrial pollution country profiles (14.09.2020) 

    emisja PM10 Polska

    emisja PM2,5 Polska
    © EEA

    EPA - U.S. Reaches $1.5 Billion Settlement with Daimler AG Over Emissions Cheating in Mercedes-Benz Diesel Vehicles (14.09.2020)

    WIOŚ Kraków: Valeo – kontrole i działania WIOŚ (09.09.2020)

    JRC: Global CO2 emissions continue to rise but EU bucks global trend (09.09.2020)

    EEA: PM2.5 annual mean in 2018 (09.09.2020)

    PM2,5 2018 emisja
    © EEA

    U.S. EPA - CCS: In Cheyenne, EPA Announces Wyoming’s Primacy for Class VI Underground Injection Control Program, Highlights Final Power Plant Effluent Limitation Guidelines Rule (03.09.2020)

    EPA and DOJ Reach Settlement Agreement with Ferrellgas, Inc. to Prevent Chemical Accidents at Florida Facility (03.09.2020)

    EPA settlement penalizes Superior Concrete Materials For Clean Air Act violations at former D.C. location (02.09.2020)

    JRC: New rules on cleaner and safer cars start to apply across Europe (01.09.2020)

    EPA Air Monitoring Finds Limited Impacts to Air Quality Following Hurricane Laura (01.09.2020)

    EPA Urges Communities Affected by Hurricane Laura to Avoid Indoor Air Dangers (31.09.2020)

    NIK: Termomodernizacja budynków w Piekarach Śląskich (25.08.2020)

    EPA, U.S. Department of Defense, and State Partners Launch Technical Challenge Seeking Innovative Ways to Destroy PFAS in Firefighting Foam (25.08.2020)

    U.S. EPA: Administrator Wheeler, Congressman Hudson Highlight Trump Administration Action on PFAS at Roundtable in Fayetteville (25.08.2020)

    U.S. EPA Administrator Wheeler Statement on Cancellation of Bipartisan PFAS Destruction Research Squashed by Obama EPA Leadership (25.08.2020)

    U.S. EPA: In Maine, EPA Finalizes Action on Certain Marine Diesel Engines Providing Regulatory Relief for American Lobstermen and Pilot Boat Captains (20.08.2020)

    Zobacz bieżące artykuły w Atmospheric Environment:

    Indoor use of essential oils: Emission rates, exposure time and impact on air quality

    High-emitting vehicle identification by on-road emission remote sensing with scarce positive labels

    Yearlong measure- ments of monoter- penes and isoprene in a Mediterranean city (Athens): Natural vs anthropogenic origin

    Zobacz EUR-Lex:

    Decyzja wykonawcza Komisji (UE) 2020/1232 z dnia 27 sierpnia 2020 r. w sprawie zatwierdzenia funkcji wysokosprawnego generatora w 12-woltowych zespołach silnikowo-prądnicowych przeznaczonych do stosowania w samochodach osobowych i lekkich pojazdach użytkowych, w tym w niektórych hybrydowych pojazdach elektrycznych i pojazdach, które mogą być zasilane paliwami alternatywnymi, jako technologii innowacyjnej na podstawie rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2019/631 (28.08.2020)

    Decyzja wykonawcza Komisji (UE) 2020/1222 z dnia 24 sierpnia 2020 r. w sprawie zatwierdzenia energooszczędnego oświetlenia zewnętrznego pojazdu wykorzystującego diody elektroluminescencyjne jako technologii innowacyjnej umożliwiającej zmniejszenie emisji CO2 z lekkich pojazdów użytkowych zasilanych silnikiem spalinowym w odniesieniu do warunków NEDC zgodnie z rozporządzeniem Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2019/631 (27.08.2020)

    Rozporządzenie delegowane Komisji (UE) 2020/1203 z dnia 9 czerwca 2020 r. zmieniające załącznik I do rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2019/1021 odnośnie do wpisu dotyczącego kwasu perfluorooktanosulfonowego (PFOS) i jego pochodnych (18.08.2020)

    Decyzja wykonawcza Komisji 2020/1167 z dnia 6 sierpnia 2020 r. w sprawie zatwierdzenia, na podstawie rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2019/631, technologii stosowanej w wysokosprawnym 48-woltowym zespole silnikowo-prądnicowym połączonym z przetwornikiem 48 V/12 V DC/DC, przeznaczonym do stosowania w samochodach osobowych i lekkich pojazdach użytkowych z konwencjonalnym silnikiem spalinowym oraz niektórych samochodach osobowych i lekkich pojazdach użytkowych będących hybrydowymi pojazdami elektrycznymi jako technologii innowacyjnej (07.08.2020)

    Decyzja wykonawcza Komisji 2020/1168 z dnia 6 sierpnia 2020 r. zmieniająca decyzję wykonawczą (UE) 2016/587 w odniesieniu do energooszczędnego oświetlenia zewnętrznego pojazdów wykorzystującego diody elektroluminescencyjne w samochodach osobowych, które mogą być zasilane określonymi paliwami alternatywnymi (07.08.2020)

    Rozporządzenie Komisji 2020/1149 z dnia 3 sierpnia 2020 r. zmieniające załącznik XVII do rozporządzenia (WE) nr 1907/2006 Parlamentu Europejskiego i Rady w sprawie rejestracji, oceny, udzielania zezwoleń i stosowanych ograniczeń w zakresie chemikaliów (REACH) w odniesieniu do diizocyjanianów (04.08.2020)

    Decyzja wykonawcza Komisji (UE) 2020/1102 z dnia 24 lipca 2020 r. w sprawie zatwierdzenia […] technologii stosowanej w 48-woltowym wysokosprawnym zespole silnikowo-prądnicowym połączonym z przetwornikiem 48 V/12 V DC/DC przeznaczonym do stosowania w samochodach osobowych z konwencjonalnym silnikiem spalinowym i określonych hybrydowych samochodach osobowych z napędem elektrycznym oraz lekkich pojazdach użytkowych jako technologii innowacyjnej (27.07.2020)

    Rozporządzenie wykonawcze Komisji (UE) 2020/1079 z dnia 20 lipca 2020 r. w sprawie weryfikacji i korekty danych, o których mowa w rozporządzeniu (UE) 2018/956 w sprawie monitorowania i sprawozdawczości w odniesieniu do emisji CO2 z nowych pojazdów ciężkich i zużycia paliwa przez takie pojazdy (22.07.2020)

    Wyrok Trybunału Sprawiedliwości z dnia 30 kwietnia 2020 r. – Komisja Europejska / Rumunia  - Uchybienie zobowiązaniom państwa członkowskiego – Dyrektywa 2008/50/WE – Jakość otaczającego powietrza (20.07.2020)