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
    • 12
      lipiec
      Zdaniem ETO koszty zanieczyszczeń ponoszą zbyt często podatnicy, a nie podmioty odpowiedzialne za emisję, co nie odpowiada w oczekiwanym stopniu zasadzie „zanieczyszczający płaci”, zgodnie z którą przedsiębiorcy powinni ponosić koszty związane z zanieczyszczeniem, w tym koszty środków wprowadzonych w celu zapobieżenia i zaradzenia temu zanieczyszczeniu oraz jego kontroli, a także koszty ponoszone w związku z nim przez społeczeństwo. Trybunał zbadał cztery dziedziny ochrony środowiska: zanieczyszczenia przemysłowe (w tym emisje dozwolone na podstawie pozwoleń), gospodarowanie odpadami, zanieczyszczenia wody i zanieczyszczenia gleby. Wśród zaleceń dla Komisji Europejskiej ETO wskazał na potrzebę skuteczniejszego uwzględnienia zasady „zanieczyszczający płaci” w przepisach dotyczących ochrony środowiska. Zdaniem Trybunału Komisja powinna do końca 2024 r. przeanalizować ewentualne zmiany regulacyjne, administracyjne i ocenić łączne koszty i korzyści bardziej skutecznego uwzględnienia zasady „zanieczyszczający płaci”, zwłaszcza poprzez obniżenie dopuszczalnych wartości emisji, tak aby jeszcze bardziej obniżyć poziom zanieczyszczeń rezydualnych. Według ETO Komisja powinna również zapewnić lepszą ochronę środków unijnych przed ich wykorzystywaniem do finansowania projektów, których koszt powinien pokrywać zanieczyszczający. Sprawozdanie specjalne ETO 12/2021 „Zanieczyszczający płaci - niespójne stosowanie zasady w polityce i działaniach UE w dziedzinie środowiska” dostępne jest na stronie https://www.eca.europa.eu/pl/Pages/DocItem.aspx?did=58811
    • 04
      maj
      30.04.2021 r. opublikowane zostały roczne oceny jakości powietrza za rok 2020 – dokumenty kluczowe w planowaniu postępowania o wydanie pozwolenia na wprowadzanie gazów lub pyłów do powietrza i programów ochrony powietrza. Linki do raportów dla poszczególnych województw dostępne są na stronie wszystkooemisjach.pl/409
    • 23
      kwiecień
      W module "Spalanie" do Operatu FB zostały dodane wskaźniki emisji zawarte w poradniku KOBiZE z lutego 2021 r. Szczegółowe informacje znajdują się na stronach: Informacje o module Spalanie Poradnik KOBiZE (styczeń 2021): Wskaźniki emisji zanieczyszczeń ze spalania paliw dla źródeł o nominalnej mocy cieplnej do 5 MW, zastosowane do automatycznego wyliczenia emisji w raporcie do Krajowej bazy za 2020 r. Film z instrukcją multimedialną do modułu "Spalanie"
    NEWSLETTER:
    Jeśli chcesz otrzymywać powiadomienia o nowych artykułach zapisz się
     
    Operat FB
    DPF SNCR EcoeXhaust oczyszczanie spalin
    Szkolenie Warsztaty Obliczenia emisji Rozprzestrzenianie zanieczyszczeń Bilans LZO 2021

    Terminy najbliższych warsztatów:

    Data
    Godzina
    10.08.2021 r. 800 ÷ 1600
    17.08.2021 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:

    U.S. EPA [transport] Justice Department and EPA Reach Clean Air Act Settlement with Advanced Flow Engineering for Selling Defeat Devices (27.07.2021)

    MKiŚ: Przegląd wymagań jakościowych dla paliw stałych (27.07.2021)

    EPA to Hold Webinar Briefing on Release of New Environmental Justice Web Resource (27.07.2021)

    EPA [amoniak] settles chemical accident prevention planning violations at eight Yakima Valley cold storage facilities (22.07.2021)

    EPA [amoniak] settlement with MDV SpartanNash resolves Clean Air Act violations at Norfolk, Va. food distribution center (21.07.2021)

    EPA [sprawiedliwość środowiskowa] Announces $200k Under the American Rescue Plan to Fund Environmental Justice Initiatives in Massachusetts (15.07.2021)

    EPA [sprawiedliwość środowiskowa] announces $200,000 to City of Fort Collins, Colorado to support Healthy Homes program Funding part of $50 million for Environmental Justice initiatives under the American Rescue Plan (13.07.2021)

    GIOŚ: Prezentacje z konferencji inaugurującej projekt pn. „Wzmocnienie oceny depozycji atmosferycznej w Polsce w oparciu o doświadczenia norweskie” (12.07.2021)

    ETO: „Zanieczyszczający płaci” – niespójne stosowanie zasady w polityce i działaniach UE w dziedzinie środowiska (05.07.2021)

    JRC: New EU environmental norms for the chemical industry (02.07.2021)

    EPA [metan] to Hold Methane Detection Technology Virtual Workshop (01.07.2021)

    EPA [transport] levies $66k penalty against DDM Imports for illegal truck imports (30.06.2021)

    EPA [amoniak] fines East Oahu Plant over Clean Air Act violations (23.06.2021)

    ETO: Special report 16/2021: Common Agricultural Policy and climate: Half of EU climate spending but farm emissions are not decreasing (21.06.2021)

    EPA [monitoring jakości powietrza wokół zakładu przemysłowego] Continues to Protect Community by Requiring Additional Monitoring of Emissions from Limetree Bay Refinery on St. Croix (17.06.2021)

    New European city air quality viewer allows you to check long term air pollution levels where you live (17.06.2021)

    Zobacz bieżące artykuły w Atmospheric Environment:

    Characteriza- tion of exhaled particle deposition and ventilation in an indoor setting

    NH3-promoted heterogeneous reaction of SO2 to sulfate on α-Fe2O3 particles with coexistence of NO2 under different relative humidities

    Formation of secondary organic aerosols from the reaction of γ-terpinene with ozone: yields and morphology

    Commuting by car, public transport, and bike: Exposure assessment and estimation of the inhaled dose of multiple airborne pollutants

    A first assessment of the sources of isoprene and monoterpene emissions from a short-rotation coppice Eucalyptus gunnii bioenergy plantation in the United Kingdom

    Zobacz EUR-Lex:

    Opinia Europejskiego Komitetu Regionów – Impuls dla gospodarki neutralnej dla klimatu: Strategia UE dotycząca integracji systemu energetycznego (27.07.2021)

    Sprawa C-635/18: Wyrok Trybunału z dnia 3 czerwca 2021 r. – Komisja Europejska / Republika Federalna Niemiec [Uchybienie zobowiązaniom państwa członkowskiego – Środowisko naturalne – Dyrektywa 2008/50/WE – Jakość otaczającego powietrza – Artykuł 13 ust. 1 i załącznik XI – Systematyczne i trwałe przekraczanie wartości dopuszczalnych dla dwutlenku azotu (NO2) w niektórych strefach i aglomeracjach Niemiec (19.07.2021)

    Postanowienie Prezesa Sądu z dnia 26 maja 2021 r. – Darment / Komisja (Sprawa T-92/21 R) - Postępowanie w przedmiocie środków tymczasowych - Środowisko naturalne - Fluorowane gazy cieplarniane - Rozporządzenie (UE) nr 517/2014 - Wprowadzenie do obrotu wodorofluorowęglowodorów - Decyzja nakładająca sankcję na przedsiębiorstwo, które przekroczyło przydzielony mu kontyngent (12.07.2021)

    Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2021/1119 z dnia 30 czerwca 2021 r. w sprawie ustanowienia ram na potrzeby osiągnięcia neutralności klimatycznej i zmiany rozporządzeń (WE) nr 401/2009 i (UE) 2018/1999 Europejskie prawo o klimacie (09.07.2021)

    Decyzja Komisji z dnia 15 kwietnia 2021 r. zlecająca centralnemu administratorowi wprowadzenie zmian w tabelach krajowego rozdziału uprawnień Danii, Niemiec, Hiszpanii, Francji, Włoch, Łotwy, Węgier, Niderlandów, Portugalii, Rumunii, Finlandii i Szwecji do dziennika transakcji Unii Europejskiej (08.07.2021)

    Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2021/1068 z dnia 24 czerwca 2021 r. zmieniające rozporządzenie (UE) 2016/1628 w odniesieniu do jego przepisów przejściowych dotyczących niektórych maszyn wyposażonych w silniki o zakresach mocy co najmniej 56 kW i nie większym niż 130 kW oraz co najmniej 300 kW, w celu zaradzenia skutkom kryzysu związanego z COVID-19 (30.06.2021)

    Decyzja wykonawcza Komisji (UE) 2021/1037 z dnia 16 czerwca 2021 r. w sprawie wniosku o rejestrację europejskiej inicjatywy obywatelskiej „Zakaz reklamy paliw kopalnych oraz powiązanego sponsoringu” zgodnie z rozporządzeniem Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2019/788 (25.06.2021)

     Decyzja NR 1/2020 Wspólnego Komitetu ustanowionego na mocy Umowy między Unią Europejską a Konfederacją Szwajcarską w sprawie powiązania ich systemów handlu uprawnieniami do emisji gazów cieplarnianych z dnia 5 listopada 2020 r. dotycząca przyjęcia wspólnych procedur operacyjnych (25.06.2021)

    Decyzja nr 2/2020 Wspólnego Komitetu ustanowionego na mocy Umowy między Unią Europejską a Konfederacją Szwajcarską w sprawie powiązania ich systemów handlu uprawnieniami do emisji gazów cieplarnianych z dnia 5 listopada 2020 r. w sprawie zmiany załącznika I i II do umowy oraz przyjęcia norm technicznych powiązania (25.06.2021)

    L216 Rozporządzenie wykonawcze Komisji (UE) 2021/980 z dnia 17 czerwca 2021 r. zmieniające rozporządzenie wykonawcze (UE) 2019/661 w odniesieniu do wymogów informacyjnych dotyczących rejestracji w elektronicznym rejestrze kontyngentów na wprowadzanie do obrotu wodorofluorowęglowodorów (18.06.2021)

    L215 Decyzja wykonawcza Komisji (UE) 2021/973 z dnia 1 czerwca 2021 r. potwierdzająca lub zmieniająca wstępne obliczenia średnich indywidualnych poziomów emisji CO2 oraz docelowych indywidualnych poziomów emisji dla producentów samochodów osobowych i lekkich pojazdów użytkowych… (17.06.2021)