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
    • 06
      listopad
      Zapraszamy na Smart City Forum, które odbędzie się w dniach 18-19 listopada 2024 roku w The Westin Warsaw Hotel. Bez wątpienia to najważniejsze wydarzenie w Polsce poświęcone inteligentnym miastom. Stanowi platformę, gdzie eksperci, samorządowcy i przedstawiciele biznesu spotykają się, aby dyskutować nad wyzwaniami związanymi ze zrównoważonym rozwojem miast, w szczególności transportem, data science oraz decentralizacją produkcji ciepła. Szczegóły Wydarzenia na stronie https://smartcityforum.pl/
    • 14
      październik
      Przypominamy o ważnych wydarzeniach z zakresu paliw i emisji, które odbywają się w bieżącym tygodniu: - Green Gas Poland 2024: VI Konferencja Biogazu i Biometanu 14-15.10.2024 w Warszawie - Konferencja Biomasa i paliwa alternatywne w ciepłownictwie 17-18.10.2024 w Lublinie W zakresie paliw gazowych omawiane będą, między innymi takie tematy jak rozwój biogazu i biometanu rolniczego, biogazu z oczyszczalni ścieków i składowisk odpadów, natomiast w zakresie paliw alternatywnych szereg zagadnień związanych z modernizacją polskiego ciepłownictwa w kontekście dekarbonizacji. Organizatorzy zaplanowali wydarzenia w formule łączącej wykłady z warsztatami praktycznymi, prowadzonymi na przykładzie konkretnych instalacji i wdrożonych rozwiązań.
    • 01
      październik
      W przeddzień VIII Konferencji Polskiej Platformy LNG i bioLNG, która odbędzie się 2-3 października w Gdyni przedstawiamy najważniejsze informacje o zmianach zachodzących na rynku paliw gazowych, w szczególności w zakresie zastępowania metanu kopalnego biometanem. W zagadnienie rozpoczynającej się transformacji wprowadza Adam Niklewski Prezes Związku pracodawców Polska Platforma LNG i bioLNG. Wywiad publikujemy na stronie https://wszystkooemisjach.pl/573/lng-i-biolng-wywiad-z-adamem-niklewskim-prezesem-polskiej-platformy-lng-i-biolng-3009
    NEWSLETTER:
    Jeśli chcesz otrzymywać powiadomienia o nowych artykułach zapisz się
     
    Operat FB
    Katalizatory do redukcji LZO - Katalizator Grupa PONER

    Zapraszamy na tegoroczną edycję szkoleń:

    - Specjalista ds. Emisji 24-25.09.2024

    - Obliczenia rozprzestrzeniania zanieczyszczeń w powietrzu 29-30.10.2024

    - Bilans LZO 26-27.11.2024

    Zobacz komunikaty JRC/ UE-BRITE (IPPC Bureau) / INCITE / Rada Unii Europejskiej / Rada Europejska / US EPA / EEA / NIK / ETO / GDOŚ / GIOŚ / WIOŚ / IOŚ / MKiŚ:

    U.S. EPA [ograniczanie zanieczyszczenia powietrza w miastach portowych] Biden-Harris Administration announces nearly $40 million of Clean Ports investments in Connecticut as part of Investing in America agenda (01.11.2024)

    U.S. EPA [redukcja emisji przemysłowych poprzez granty na inwestycje] Biden-Harris Administration Announces Georgia Selectee to Receive $350,000 in Grants to Help Businesses Prevent Pollution as Part of Investing in America Agenda (01.11.2024)

    EPA [emisja niezorganizowana LZO] Issues Nearly $1.5M in Penalties to Three Facilities in Louisiana Parishes (31.10.2024)

    EEA: Historical and projected emissions from stationary installations covered by the EU Emissions Trading System in the European Economic Area (31.10.2024)

    National progress towards greenhouse gas emission targets under the Effort Sharing Regulation ESR (31.10.2024)

    EEA: Progress towards achieving climate targets in the EU-27 (31.10.2024)

    emisje CO2 osiągnięcia cele ETS handel CO2
    © EEA

    EEA: EU agricultural emissions by source and projected emissions (31.10.2024)

    CO2 emisje z rolnictwa
    © EEA

    EEA: Greenhouse gas emission intensity of electricity generation, EU level (31.10.2024)

    EEA: New registration of electric cars, EU-27 (31.10.2024)

    JRC: Atlas of the Human Planet: 50 years of population growth and urbanisation trends uncovered (30.10.2024)

    EEA: Variations (1990-2022) in the emissions of pollutants from transport by mode in EU-27 (28.10.2024)

    EEA: Emissions of pollutants from transport in EU-27 (28.10.2024)

    EPA [bezwodny amoniak] Requires Wawona Frozen Foods in Fresno, Calif., to Comply with Chemical Safety Laws (23.10.2024)

    INCITE: Explore the innovative Techniques

    GIOŚ: Spotkanie organizacyjne w zakresie poważnych awarii dla Inspekcji Ochrony Środowiska (17.10.2024)

    IOŚ: Zaproszenie na konferencję „Rozwój systemu ETS.. 25 października 2024” (17.10.2024)

    NIK: Nieutwardzone drogi w Wielkopolsce to wyzwanie dla gmin (16.10.2024)

    ETO: EU risks falling behind in the race for climate adaptation (16.10.2024)

    IOŚ: zaproszenie na spotkanie Krajowego Programu Współpracy Serwisu Monitoringu Atmosfery Copernicus 23 października 2024 (15.10.2024)

    JRC: INCITE platform out today for submission of clean technologies (15.10.2024)

    EPA [raport za rok 2023 o emisjach gazów cieplarnianych w USA] Releases 2023 Data Collected Under Greenhouse Gas Reporting Program (15.10.2024)

    Rada Unii Europejskiej: Jakość powietrza – Rada ostatecznie zatwierdza surowsze normy w UE (14.10.2024)

    GIOŚ: Stacja monitoringu powietrza w Małogoszczu uruchomiona po modernizacji (14.10.2024)

    INCITE starts work with the iron and steel sector through site visits in Sweden (10.10.2024)

    KOBiZE: Instrukcja wypełniania sprawozdania CBAM na podstawie danych z arkusza wymiany informacji oraz powiadomienie o narzędziu samooceny CBAM (10.10.2024)

    KOBiZE: Metoda wypełniania sprawozdań CBAM w przypadku braku danych rzeczywistych – aktualizacja (10.10.2024)

    WIOŚ w Warszawie: ćwiczenia na terenie zakładu o dużym ryzyku wystąpienia poważnej awarii przemysłowej (08.10.2024)

    EU-BRITE: The Industrial Emissions Directive IED Article 75 Committee gave a positive opinion on the draft Commission Implementing Decision establishing the Best Available Techniques BAT conclusions for the Smitheries and Foundries industry SF (04.10.2024)

    EPA [bezwodny amoniak) Fines Roquette America Inc. of Keokuk, Iowa, for Alleged Chemical Risk Prevention Violations (03.10.2024)

    EPA [jakość powietrza w pomieszczeniach] Honors Home Builders and Raters for Providing Healthier Indoor Air (03.10.2024)

    EPA [migracja LZO z wód gruntowych do budynków] Finalizes Plan to Address Contamination in Buildings at the Meeker Avenue Plume Superfund Site in Brooklyn (02.10.2024)

    EPA [PFAS] Proposes to Expand Public Access to Information on More Than One Hundred PFAS “Forever Chemicals” and Support Needed Pollution Prevention Efforts (02.10.2024)

    Zobacz bieżące artykuły w Atmospheric Environment:

    Temporal and spatial variations in NO2 fluxes by tall tower eddy covariance measurements over a dense urban center in Sakai, Japan

    Concentrations and short-term health effects of VOCs in explored subway, bus and taxi in Beijing, China

    Calibration of NO, SO2, and PM using Airify: A low-cost sensor cluster for air quality monitoring

    Development of a city-level surface ozone forecasting system using deep learning techniques and air quality model: Application in eastern China

    Association between long-term exposure to air pollution and cause-specific mortality within five Italian longitudinal metropolitan studies

    Exposure to particulate matter when commuting in the urban area of Grenoble, France

    Aerosol classification under non-clear sky conditions based on geostationary satellite FY-4A and machine learning models

    Zobacz EUR-Lex:

    Sprostowanie do rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady UE 2024/1610 z dnia 14 maja 2024 r. zmieniającego rozporządzenie UE 2019/1242 w odniesieniu do zaostrzenia norm emisji CO2 dla nowych pojazdów ciężkich oraz włączenia obowiązków sprawozdawczych, zmieniającego rozporządzenie UE 2018/858 i uchylającego rozporządzenie UE 2018/956 (29.10.2024)

    Rozporządzenie wykonawcze Komisji UE 2024/2729 z dnia 22 października 2024 r. zezwalające na zwolnienie na podstawie rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady UE 2024/573 w odniesieniu do stosowania fluorowanych gazów cieplarnianych w niektórych urządzeniach do symulacji środowiskowej, w laboratoryjnych urządzeniach do suszenia rozpyłowego lub liofilizacji oraz w wirówkach laboratoryjnych (23.10.2024)

    Opinia Europejskiego Komitetu Ekonomiczno-Społecznego – Paliwa niskoemisyjne i odnawialne: budowanie potencjału przemysłu europejskiego w zakresie dekarbonizacji (23.10.2024)

    Sprostowanie do rozporządzenia delegowanego Komisji UE 2023/2485 z dnia 27 czerwca 2023 r. zmieniającego rozporządzenie delegowane UE 2021/2139 ustanawiające dodatkowe techniczne kryteria kwalifikacji służące określeniu warunków, na jakich niektóre rodzaje działalności gospodarczej kwalifikują się jako wnoszące istotny wkład w łagodzenie zmian klimatu lub w adaptację do zmian klimatu, a także określeniu, czy działalność ta nie wyrządza poważnych szkód względem żadnego z pozostałych celów środowiskowych (22.10.2024)

    Zawiadomienie Komisji w sprawie stopniowego wycofywania zachęt finansowych dla indywidualnych kotłów zasilanych paliwami kopalnymi na podstawie wersji przekształconej dyrektywy w sprawie charakterystyki energetycznej budynków (18.10.2024)

    Sprawozdanie specjalne 15/2024 pt. Przystosowanie się do zmiany klimatu w UE – działania nie nadążają za ambicjami (17.10.2024)

    Rezolucja Parlamentu Europejskiego z dnia 17 stycznia 2024 r. w sprawie opracowania kompleksowej europejskiej strategii portowej 2023/2059 (17.10.2024)

    Rezolucja Parlamentu Europejskiego z dnia 18 stycznia 2024 r. w sprawie energii geotermalnej 2023/2111 (17.10.2024)

    Decyzja wykonawcza Komisji UE 2024/2666 z dnia 14 października 2024 r. w sprawie uznania, na podstawie art. 31 ust. 2 i 4 dyrektywy UE 2018/2001, że sprawozdanie zawiera dokładne dane do celów pomiaru emisji gazów cieplarnianych związanych z uprawą pszenicy, żyta, kukurydzy, jęczmienia, pszenżyta, buraka cukrowego, rzepaku, trawy polowej i użytków zielonych przeznaczonych do koszenia w Niemczech (15.10.2024)

    Decyzja wykonawcza Komisji UE 2024/2624 z dnia 8 października 2024 r. w sprawie uznania, na podstawie art. 31 ust. 2 i 4 dyrektywy UE 2018/2001, że sprawozdanie zawiera dokładne dane do celów pomiaru emisji gazów cieplarnianych związanych z uprawą rzepaku w Czechach (09.10.2024)

    Decyzja wykonawcza Komisji UE 2024/2626 z dnia 8 października 2024 r. w sprawie uznania, na podstawie art. 31 ust. 2 i 4 dyrektywy UE 2018/2001, że sprawozdanie zawiera dokładne dane do celów pomiaru emisji gazów cieplarnianych związanych z uprawą pszenicy, kukurydzy i rzepaku na Litwie (09.10.2024)

    Decyzja wykonawcza Komisji UE 2024/2630 z dnia 8 października 2024 r. w sprawie uznania, na podstawie art. 31 ust. 2 i 4 dyrektywy UE 2018/2001, że sprawozdanie zawiera dokładne dane do celów pomiaru emisji gazów cieplarnianych związanych z uprawą rzepaku w Danii (09.10.2024)

    Rozporządzenie delegowane Komisji UE 2024/2620 z dnia 30 lipca 2024 r. uzupełniające dyrektywę 2003/87/WE Parlamentu Europejskiego i Rady w odniesieniu do wymogów dotyczących uznania, że gazy cieplarniane stały się trwale chemicznie związane w produkcie (04.10.2024)

    Sprawozdanie specjalne ETO 20/2024: Plany w ramach wspólnej polityki rolnej – bardziej ekologiczne, ale nieodpowiadające ambicjom UE w dziedzinie klimatu i środowiska (01.10.2024)