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
      listopad
      W związku z opublikowaniem w Dzienniku Urzędowym Unii Europejskiej decyzji wykonawczej Komisji ustanawiającej konkluzje BAT dla przetwórstwa metali żelaznych zaktualizowaliśmy stronę główną konkluzji BAT w dziale Prawo: Prawo / Konkluzje BAT W tabeli terminów zostały dodane daty: - przeprowadzenia obowiązkowej analizy warunków pozwolenia zintegrowanego: do dnia 4 maja 2023 r. - obowiązkowego dostosowania instalacji do wymagań konkluzji BAT: do dnia 4 listopada 2026 r.
    • 02
      listopad
      Opublikowane w Monitorze Polskim stawki opłat za korzystanie ze środowiska na rok 2023 dodaliśmy do stron portalu: - Opłaty za wprowadzanie gazów lub pyłów do powietrza: zmiany stawek opłat - Prawo: opłaty za wprowadzanie gazów i pyłów do powietrza Stawki opłat za gazy lub pyły wprowadzane do powietrza na rok 2023 będą na poziomie nieznacznie wyższym niż dla roku 2022 (średnio o 5,2%). Podstawę stawek opłat dla roku 2023 stanowi Obwieszczenie Ministra Klimatu i Środowiska z dnia 7 października 2022 r. w sprawie wysokości stawek opłat za korzystanie ze środowiska na rok 2023 (M. P. poz. 1009) oraz Rozporządzenie Rady Ministrów z dnia 22 grudnia 2017 r. w sprawie jednostkowych stawek opłat za korzystanie ze środowiska (Dz. U. poz. 2490).
    • 06
      październik
      Serdecznie zapraszamy na szkolenia zaplanowane w sesji jesiennej br.: - Specjalista ds. Emisji - Bilans LZO - Rozprzestrzenianie zanieczyszczeń w powietrzu Cykl szkoleń w sesji jesiennej rozpoczyna szkolenie Specjalista ds. Emisji, które odbędzie się w dniach 29-30.11.2022 r. Szkolenie poprowadzi prof. Agnieszka Goroncy, Bartosz Kuśmidrowicz i Konrad Jabłoński. Szczegółowe informacje o szkoleniu zamieściliśmy na stronie http://wszystkooemisjach.pl/494 W pierwszym tygodniu grudnia odbędzie się szkolenie z Bilansów LZO. Webinarium live 6.12.2022.  Warsztaty on-line 7.12.2022. Szczegóły szkolenia zostały zamieszczone na stronie https://wszystkooemisjach.pl/492 Jesienny cykl szkoleń zamyka szkolenie z obliczeń rozprzestrzeniania zanieczyszczeń w powietrzu, które odbędzie się 13.12.2022 Webinarium live oraz 14.12.2022 Warsztaty on-line. Szkolenie poprowadzi Bartosz Kuśmidrowicz oraz Ryszard Samoć. Szczegółowe informacje o szkoleniu na stronie https://wszystkooemisjach.pl/490
    NEWSLETTER:
    Jeśli chcesz otrzymywać powiadomienia o nowych artykułach zapisz się
     
    Szkolenie Bilans LZO 2022
    Szkolenie z obliczeń Rozprzestrzeniania zanieczyszczeń w powietrzu 2022
    Szkolenie Specjalista ds. Emisji 2022
    Operat FB

    Program zwiększania kompetencji i Szkolenia zamknięte

    Warsztaty on-line

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

    EPA [PFAS] Highlights Important Progress in Protecting Communities from PFAS (17.11.2022)

    EPA [metan] and PEMEX Announce Collaboration to Reduce Methane Emissions (14.11.2022)

    U.S. EPA [metan] Biden-Harris Administration Strengthens Proposal to Cut Methane Pollution to Protect Communities, Combat Climate Change, and Bolster American Innovation (11.11.2022)

    IPPC Bureau: The Commission Implementing Decision establishing the BAT conclusions for the ferrous metal processing industry has been published in the Official Journal of the European Union (04.11.2022)

    EPA [tlenek etylenu] to Hold Open House Meeting in Santa Teresa, New Mexico on Health Risks from Ethylene Oxide Emissions (27.10.2022)

    NIK: Polska bez szans na pozbycie się azbestu do końca 2032 roku (21.10.2022)

    EPA [tlenek etylenu] to Hold Open Houses and Community Meetings for New Tazewell Residents about Health Risks from Ethylene Oxide (20.10.2022)

    U.S. EPA [HFC] Biden Administration Continues Phasedown of Super-Pollutants to Combat Climate Change and Boost U.S. Manufacturing (20.10.2022)

    EPA [transport] Cracks Down on Sellers of ‘Defeat Devices’ that Increase Air Pollution (18.10.2022)

    IPPC Bureau: The IED Article 75 Committee gave a positive opinion on the draft Commission Implementing Decisions establishing BAT conclusions for the for the textiles industry (TXT) as well as for the common waste gas management and treatment systems in the chemical sector (WGC) through a written procedure (13.10.2022)

    EPA [transport] Fines Midwest Motors in Eureka, Missouri, for Alleged Automobile ‘Defeat Device’ Violations (13.10.2022)

    EPA [tlenek etylenu] community meeting to present update on ethylene oxide risk in Sandy, Utah (12.10.2022)

    EPA [tlenek etylenu] to Hold Open Houses and Community Meetings for Memphis Residents about Health Risks from Ethylene Oxide (11.10.2022)

    NIK: Czyste Powietrze – niewielkie efekty wielkiego programu (07.10.2022)

    Zobacz bieżące artykuły w Atmospheric Environment:

    A multiscale air quality and health risk modelling system: Design and application over a local traffic management case study

    Hydroxymethanesulfonate formation as a significant pathway of transformation of SO2

    Continental-scale Atmospheric Impacts of the 2020 Western U.S. Wildfires Open access

    Air quality impacts of electric vehicle adoption in California

    Use of a drone-based sensor as a field-ready technique for short-term concentration mapping of air pollutants: A modeling study

    Development and performance evaluation of a two-stage cascade impactor equipped with gelatin filter substrates for the collection of multi-sized particulate matter

    Zobacz EUR-Lex:

    Poprawki przyjęte przez Parlament Europejski w dniu 5 kwietnia 2022 r. w sprawie wniosku dotyczącego decyzji Parlamentu Europejskiego i Rady zmieniającej decyzję (UE) 2015/1814 w odniesieniu do liczby uprawnień, które mają zostać wprowadzone do rezerwy stabilności rynkowej na potrzeby unijnego systemu handlu uprawnieniami do emisji gazów cieplarnianych do 2030 r. (15.11.2022)

    Decyzja wykonawcza Komisji (UE) 2022/2110 z dnia 11 października 2022 r. ustanawiająca konkluzje dotyczące najlepszych dostępnych technik (BAT) zgodnie z dyrektywą Parlamentu Europejskiego i Rady 2010/75/UE w sprawie emisji przemysłowych, w odniesieniu do przetwórstwa metali żelaznych (04.11.2022)

    Regulamin ONZ nr 154 – Jednolite przepisy dotyczące homologacji lekkich pojazdów osobowych i użytkowych w odniesieniu do emisji objętych kryteriami, emisji dwutlenku węgla i zużycia paliwa lub pomiaru zużycia energii elektrycznej i zasięgu przy zasilaniu energią elektryczną

    Decyzja wykonawcza Komisji (UE) 2022/2087 z dnia 26 września 2022 r. potwierdzająca lub zmieniająca wstępne obliczenia średnich indywidualnych poziomów emisji CO2 oraz docelowych indywidualnych poziomów emisji dla producentów samochodów osobowych i lekkich (28.10.2022)

    Decyzja Urzędu Nadzoru EFTA nr 029/22/COL z dnia 9 lutego 2022 r. zmieniająca zasady merytoryczne w dziedzinie pomocy państwa przez wprowadzenie nowych Wytycznych w sprawie pomocy państwa na ochronę klimatu i środowiska oraz cele związane z energią z 2022 (27.10.2022)

    Decyzja wykonawcza Komisji (UE) 2022/1953 z dnia 7 października 2022 r. w sprawie emisji gazów cieplarnianych objętych decyzją Parlamentu Europejskiego i Rady nr 406/2009/WE przypadających na poszczególne państwa członkowskie za rok 2020 (17.10.2022)