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
    • 19
      czerwiec
      6 maja 2019 r. opublikowany został wyrok Trybunału Sprawiedliwości z dnia 13 marca 2019 r. w sprawie Rzeczpospolita Polska - Parlament Europejski, Rada Unii Europejskiej (C-128/17) ze skargi o stwierdzenie nieważności Dyrektywy 2016/2284 dot. redukcji krajowych emisji niektórych rodzajów zanieczyszczeń atmosferycznych. Trybunał w całości oddalił skargę Polski na dyrektywę NEC. Artykuł zawiera wyjaśnienia Ministerstwa dotyczące implementacji dyrektywy NEC i braku ryzyka uruchomienia mechanizmu określonego w art. 195 ust. 1 pkt 4 Prawa ochrony środowiska, zgodnie z którym pozwolenie może zostać cofnięte lub ograniczone bez odszkodowania, jeżeli nastąpiło przekroczenie krajowych pułapów emisji, o których mowa w art. 15 ust. 1 ustawy z dnia 17 lipca 2009 r. o systemie zarządzania emisjami gazów cieplarnianych i innych substancji.
    • 12
      czerwiec
      W Centralnej Bazie Orzeczeń Sądów Administracyjnych opublikowany został Wyrok WSA w Gdańsku z dnia 28 maja 2019 r. (II SA/Gd 181/19) w sprawie ze sprzeciwu od decyzji SKO uchylającej decyzję organu I instancji i kierującej do ponownego rozpatrzenia sprawę o wydanie decyzji o środowiskowych uwarunkowaniach przedsięwzięcia polegającego na rozdrabnianiu materiału pochodzącego z rozbiórki budynków. Orzeczenie cenne z uwagi na czytelny opis błędów postępowania sądowo-administracyjnego, jak i komentarze do analiz merytorycznych. Poruszone przez SKO i WSA kwestie dotyczą, między innymi możliwości odmowy wydania decyzji o środowiskowych uwarunkowaniach przedsięwzięcia w sytuacji braku miejscowego planu zagospodarowania przestrzennego, interpretacji zasady zrównoważonego rozwoju, zapewnienia oceny merytorycznej przewidywanego oddziaływania na środowisko poprzez instytucję biegłego oraz znaczenie konfliktu społecznego w postępowaniu o decyzję środowiskową. © Pixabay
    • 06
      marzec
      Zapraszamy na Konferencję Paliwa z odpadów, która odbędzie się w dniach 19 – 21 marca br. w Katowicach. Problematyka paliw z odpadów staje się obecnie  kluczowa w gospodarce odpadami wraz z polepszaniem technologii segregacji. Konferencja od lat stanowi  największą w Polsce platformę wymiany informacji na temat wytwarzania i wykorzystywania paliw z odpadów. Wśród wielu ciekawych tematów, zaplanowanych przez organizatora – ABRYS Sp. z o.o. znajdzie się między innymi prezentacja stanowiska ministerstwa Środowiska w sprawie perspektyw zagospodarowania frakcji energetyczne w lokalnych ciepłowniach.
    NEWSLETTER:
    Jeśli chcesz otrzymywać powiadomienia o nowych artykułach zapisz się
     
    Operat FB
    szkolenia rozprzestrzenianie się zanieczyszczeń
    Szkolenia Bilans LZO
    Szkolenia Obliczenia emisji

    Zobacz komunikaty JRC / US EPA / EEA / NIK / MŚ:

    JRC: The future of road transport – what we will drive, if we still drive at all (21.06.2019)

    GIOS: Warsztaty IMPEL w ramach projektu dotyczącego wdrażania dyrektywy o emisjach przemysłowych (21.06.2019)

    EPA Meets with Oneida Nation to Discuss Important Step to Further Protect Children from Exposure to Lead-Contaminated Dust (21.06.2019)

    EPA: Sinclair Oil to pay $1.6 million penalty and install additional pollution controls at Sinclair, Wyoming Refinery (20.06.2019)

    pochodnia emisja PM10

    EPA Finalizes Affordable Clean Energy Rule, Ensuring Reliable, Diversified Energy Resources while Protecting our Environment (19.06.2019)

    EEA: Adaptation challenges and opportunitiesfor the European energy system (18.06.2019)

    EEA system energetyczny Europy PM10
    © EEA

    EPA Issues Clean Air Act Permit for Veolia’s Hazardous Waste Incinerator in Sauget, Illinois (18.06.2019)

    EPA starts treating groundwater at vapor intrusion site in Southeast Grand Rapids, Michigan (13.06.2019)

    Dekontaminacja gruntu i wód gruntowych Czterochloroetylen PER LZO EPA
    © Pixabay

    EEA: Observed trend in heating and cooling degree days 1981-2017 (11.06.2019)

    zanieczyszczenie powietrza PM10 EEA dni grzewcze

    © EEA

    JRC: Recovery of critical and other raw materials from mining waste and landfills (04.06.2019)

    emisja niezorganizowana PM10 JRC hałdy
    © JRC

    EPA: Administrator Wheeler Signs Final Rule to Add Reporting Exemption Under EPCRA for Air Emissions from Animal Waste (04.06.2019)

    EPA Delivers on President Trump’s Promise to Allow Year-Round Sale of E15 Gasoline and Improve Transparency in Renewable Fuel Markets (31.05.2019)

    bioetanol EPA zanieczyszczenie powietrza
    © pixabay

    EEA: Reported data on large combustion plants covered by the Industrial Emissions Directive (29.05.2019)

    EEA: The European Pollutant Release and Transfer Register (E-PRTR), Member States reporting under Article 7 of Regulation (EC) No 166/2006 (23.05.2019)

    EPA Spring 2019 Agenda of Regulatory and Deregulatory Actions Shows Commitment to Strong Environmental Protection and Regulatory Reform (22.05.2019)

    EPA and DOJ Proposed Settlement improves safety of Chelsea, Massachusetts facility dealing with dangerous chemicals (22.05.2019)

    U.S. EPA settles with Del Monte Fresh Produce for ammonia release and emergency response violations in Sanger, California (20.05.2019)

    EEA: European Union Emissions Trading System (EU ETS) data from EUTL (09.05.2019)

    Roczne oceny jakości powietrza za rok 2018 dostępne na portalu „Jakość Powietrza” (07.05.2029)

    Zobacz bieżące artykuły w Atmospheric Environment:

    Size-resolved hygroscopi- city of ambient submicron particles in a suburban atmosphere

    Wintertime decoupling of urban valley and rural ridge hydrological processes revealed through stable water isotopes

    Trends of surface maximum ozone concentrations in Switzerland based on meteorological adjustment for the period 1990–2014

    Regional air pollution mixtures across the continental US

    Low-cost sensors and microscale land use regression: Data fusion to resolve air quality variations with high spatial and temporal resolution

    Trend reversal from high-to-low and from rural-to-urban ozone concentrations over Europe

    Zobacz EUR-Lex:

    Sprawozdanie specjalne nr 8/2019 – „Energia wiatrowa i słoneczna w produkcji energii elektrycznej – do osiągnięcia celów unijnych potrzebne są istotne działania” (07.06.2019)

     DECYZJA WYKONAWCZA RADY UE 2019/814 z dnia 17 maja 2019 r. upoważniająca Włochy do stosowania na określonych obszarach geograficznych obniżonych stawek opodatkowania oleju gazowego oraz gazu płynnego używanych do celów grzewczych zgodnie z art. 19 dyrektywy 2003/96/WE (21.05.2019)

    KOMUNIKAT KOMISJI Publikacja całkowitej liczby uprawnień do emisji znajdujących się w obiegu w 2018 r. do celów rezerwy stabilności rynkowej w ramach unijnego systemu handlu uprawnieniami do emisji ustanowionego dyrektywą 2003/87/WE (16.05.2019)

    Opinia Europejskiego Komitetu Regionów – W kierunku ósmego unijnego programu działań w zakresie środowiska EAP (16.05.2019)

    DECYZJA DELEGOWANA KOMISJI  2019/708 z dnia 15 lutego 2019 r. uzupełniająca dyrektywę 2003/87/WE Parlamentu Europejskiego i Rady w zakresie wskazania sektorów i podsektorów uznanych za narażone na ryzyko ucieczki emisji w okresie 2021–2030 (08.05.2019)

    Wyrok Trybunału z dnia 13 marca 2019 r. — Rzeczpospolita Polska/Parlament Europejski, Rada Unii Europejskiej - Skarga o stwierdzenie nieważności - Dyrektywa (UE) 2016/2284 - Redukcja krajowych emisji niektórych rodzajów zanieczyszczeń atmosferycznych (06.05.2019)

    Zawiadomienie dla przedsiębiorstw zamierzających wprowadzać wodorofluorowęglowodory luzem do obrotu w Unii Europejskiej w 2020 r. (06.05.2019)