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
    • 20
      grudzień
      Termin szkolenia zaplanowanego pierwotnie na 25-26 stycznia 2022 r. został zmieniony na 8-9.03.2022 r. Zmiana podyktowana jest realizacją przez Organizatora celów z pozostałych dziedzin poza działalnością edukacyjną.
    • 15
      listopad
      Zapraszamy na unikalne szkolenie 25÷26 stycznia 2022 r., poświęcone w całości praktycznym aspektom zarządzania emisjami w zakładach przemysłowych, które mają fundamentalne znaczenie dla bezpieczeństwa prawnego i ochrony środowiska. Zakres i treść szkolenia zostały opracowane z myślą o specjalistach ds. ochrony środowiska w zakładach przemysłowych, produkcyjnych (personelu zakładu, firm konsultingowych), którzy chcą osiągnąć wysoki poziom kompetencji, umożliwiający prowadzenie ochrony środowiska w zakresie emisji w sposób swobodny i bezpieczny, pomimo skomplikowanego charakteru zagadnienia. Szkolenie jest prowadzone w nowej formule, która łączy zalety szkolenia tradycyjnego (możliwość przedyskutowania ważnych dla Uczestników tematów) i jednocześnie wykorzystuje atuty szkolenia on-line (brak dojazdu, bezpieczeństwo SARS-CoV-2). Szkolenie obejmuje: - dzień I: prelekcja (webinarium 25.01.2022 r.) z możliwością zamieszczenia pytań nadesłanych przed szkoleniem oraz zadaniem pytań poprzez komunikator w trakcie szkolenia, - dzień II (26.01.2022 r.) warsztaty: trzy bloki tematyczne (nadzór nad emisjami w zakładzie, zapewnienie bezpieczeństwa postępowań, arkusz obliczeniowy emisji z przykładami). Szczegóły szkolenia dostępne są na stronie:https://wszystkooemisjach.pl/461
    • 03
      listopad
      Stronę Zmiany stawek opłat za korzystanie ze środowiska zaktualizowaliśmy o stawki opłat na rok 2022 zawarte w Obwieszczeniu Ministra Klimatu i Środowiska z dnia 11 października 2021 r. w sprawie wysokości stawek opłat za korzystanie ze środowiska na rok 2022 (M.P. 2021 poz. 960). Aktualizując wysokość stawek utrzymano trend z poprzednich lat. Średni wzrost stawek w stosunku do roku 2021 wynosi 3,4%. Zmianie nie uległy najniższe stawki (za tlenek węgla oraz węglowodory alifatyczne). Jednostkowe stawki opłat za gazy lub pyły wprowadzane do powietrza z procesów spalania paliw w silnikach spalinowych (załącznik nr 2, tabela D) uzupełniono o stawkę za ON spalany w silnikach w innych pojazdach samochodowych o dopuszczalnej masie całkowitej do 3,5 Mg i w motorowerach (lp. 32). Porównanie stawek opłat w ostatnich latach przedstawione jest na stronie https://wszystkooemisjach.pl/43/zmiany-stawek-oplat Obwieszczenie Ministra Klimatu i Środowiska dostępne jest na stronie https://isap.sejm.gov.pl/isap.nsf/DocDetails.xsp?id=WMP20210000960
    NEWSLETTER:
    Jeśli chcesz otrzymywać powiadomienia o nowych artykułach zapisz się
     
    Operat FB
    DPF SNCR EcoeXhaust oczyszczanie spalin

    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 [emisje ołowiu z samolotów z silnikami tłokowymi] to Evaluate Whether Lead Emissions from Piston-Engine Aircraft Endanger Human Health and Welfare (12.01.2022)

    EPA [energetyka NOx SCR] proposes to disapprove revisions to Wyoming’s 2014 regional haze plan as inconsistent with the Clean Air Act (12.01.2022)

    WIOŚ: Zbyt wolne tempo wymiany urządzeń grzewczych w Małopolsce (10.01.2022)

    pył zawieszony PM2,5
    © WIOŚ w Krakowie

    WIOŚ: Stanowisko UMWM i WIOŚ w sprawie realizacji Programu ochrony powietrza dla województwa małopolskiego (10.01.2022)

    EPA [odzysk f-gazów z pojazdów] Settlement with Texas Recycling Company Will Prevent the Release of Ozone Depleting Refrigerants Which Contributes to Climate Change (07.01.2022)

    EPA [huta cynku] seeks public comment on proposed cleanup plan for Sandoval Zinc Company Superfund Site in Illinois (03.01.2022)

    EPA [emisje siarkowodoru z papierni] Proposes Settlement Agreement with New Indy to Address Emissions of Hydrogen Sulfide from Catawba, South Carolina Paper Mill (29.12.2021)

    EPA [podsumowanie roku 2021] Wraps Up A Year of Significant Accomplishments (28.12.2021)

    EPA [PFAS] Grants Petition to Order Testing on Human Health Hazards of PFAS (28.12.2021)

    EPA [tlenek etylenu, glikol] Expands TRI Reporting Requirements for Ethylene Oxide and Ethylene Glycol by Requiring Reporting for 29 Sterilization Facilities (27.12.2021)

    MKiŚ: Decyzja Komisji Europejskiej dot. dostosowanej, rocznej liczby uprawnień do emisji przydzielonej instalacjom na 2021 r. (21.12.2021)

    U.S. EPA [transport] WHAT THEY ARE SAYING: New EPA Emissions Standards Will Reduce Pollution, Cut Costs, and Improve Lives (21.12.2021)

    EPA [transport] Finalizes Greenhouse Gas Standards for Passenger Vehicles, Paving Way for a Zero-Emissions Future (20.12.2021)

    EPA [rtęć] Settlement with Avantor Performance Materials Resolves Public Right to Know and Mercury Export Violations (20.12.2021)

    GIOŚ: Zanieczyszczenie powietrza WWA na stacjach tła miejskiego w 2020 r. (20.12.2021)

    Zobacz bieżące artykuły w Atmospheric Environment:

    Connection between lung deposited surface area (LDSA) and black carbon (BC) concentrations in road traffic and harbour environments

    Tropospheric photolysis of CF3CHO

    Comparison between economic growth and satellite-based measurements of NO2 pollution over northern Italy Open access

    Health risk of heavy metal exposure from dustfall and source apportionment with the PCA-MLR model: A case study in the Ebinur Lake Basin, China

    A new mobile monitoring approach to characterize community-scale air pollution patterns and identify local high pollution zones Open access

    Zobacz EUR-Lex:

    Decyzja wykonawcza Komisji (UE) 2021/2326 z dnia 30 listopada 2021 r. ustanawiająca konkluzje dotyczące najlepszych dostępnych technik (BAT) w odniesieniu do dużych obiektów energetycznego spalania zgodnie z dyrektywą Parlamentu Europejskiego i Rady 2010/75/UE (30.12.2021)

    Komunikat Komisji uzupełniający Wytyczne w sprawie niektórych środków pomocy państwa w kontekście systemu handlu przydziałami emisji gazów cieplarnianych po 2021 r. (30.12.2021)

    Zalecenie Komisji (UE) 2021/2279 z dnia 15 grudnia 2021 r. w sprawie stosowania metod oznaczania śladu środowiskowego do pomiaru efektywności środowiskowej w cyklu życia produktów i organizacji oraz informowania o niej (30.12.2021)

    Decyzja Rady (UE) 2021/2271 z dnia 11 października 2021 r. w sprawie stanowiska, jakie ma być zajęte w imieniu Unii Europejskiej na siódmej sesji spotkania stron Konwencji z Aarhus w odniesieniu do spraw ACCC/C/2008/32, ACCC/C/2015/128, ACCC/C/2013/96, ACCC/C/2014/121 i ACCC/C/2010/54 dotyczących jej przestrzegania (21.12.2021)

    Rozporządzenie delegowane Komisji (UE) 2021/2139 z dnia 4 czerwca 2021 r. uzupełniające rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2020/852 poprzez ustanowienie technicznych kryteriów kwalifikacji służących określeniu warunków, na jakich dana działalność gospodarcza kwalifikuje się jako wnosząca istotny wkład w łagodzenie zmian klimatu lub w adaptację do zmian klimatu, a także określeniu, czy ta działalność gospodarcza nie wyrządza poważnych szkód względem żadnego z pozostałych celów środowiskowych (09.12.2021)

    Wyrok Trybunału Sprawiedliwości z dnia 6 października 2021 r. – ClientEarth / Komisja Europejska, Europejska Agencja Chemikaliów (Sprawa C-458/19 P) Odwołanie – Skarga o stwierdzenie nieważności – Decyzja wykonawcza Komisji C(2016) 3549 final – Zezwolenie na zastosowania ftalanu bis(2-etyloheksylu) DEHP – Rozporządzenie (WE) nr 1907/2006 –Artykuły 60 i 62 – Rozporządzenie (WE) nr 1367/2006 – Wniosek o wszczęcie wewnętrznej procedury odwoławczej – Decyzja Komisji C(2016) 8454 final – Oddalenie wniosku (29.11.2021)

    Decyzja Komisji (UE) 2021/2053 z dnia 8 listopada 2021 r. w sprawie sektorowego dokumentu referencyjnego dotyczącego najlepszych praktyk zarządzania środowiskowego, wskaźników efektywności środowiskowej oraz kryteriów doskonałości dla sektora produkcji wyrobów metalowych gotowych do celów rozporządzenia (WE) nr 1221/2009 Parlamentu Europejskiego i Rady (25.11.2021)