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
    • 29
      styczeń
        Sprawozdanie OS-1 za rok 2019 będzie dostępne na portalu sprawozdawczym GUS od dnia 11 lutego 2020 r. Sprawozdanie należy wypełnić do 28 lutego 2020 r., mimo że rok 2020 to rok przestępny. Źródło informacji: http://form.stat.gov.pl/formularze/2020/index.htm  
    • 09
      grudzień
      W minionym tygodniu opublikowane zostały dwie ważne decyzje wykonawcze Komisji Europejskiej ustalające konkluzje BAT dla następujących sektorów:  - 04.12.2019 r.: konkluzje BAT w odniesieniu do przemysłu spożywczego, produkcji napojów i mleczarskiego (decyzja nr 2019/2031; Dziennik Urzędowy Unii Europejskiej L 313/60). Konkluzje BAT obejmują produkcję pasz i produkcję etanolu, o których mowa w załączniku I do dyrektywy IED 2010/75/UE oraz niektóre oczyszczalnie ścieków. Decyzja wykonawcza Komisji EU nie obejmuje natomiast produkcji mączki rybnej i żelatyny - 03.12.2019 r.: konkluzje BAT w odniesieniu do spalania odpadów (decyzja nr 2019/2010; Dziennik Urzędowy Unii Europejskiej L 312/55)
    NEWSLETTER:
    Jeśli chcesz otrzymywać powiadomienia o nowych artykułach zapisz się
     
    Szkolenie KOBiZE i opłaty za korzystanie ze środowiska za rok 2019
    Szkolenie Rozprzestrzenianie zanieczyszczeń w powietrzu Poznań 2020
    Operat FB

    Zobacz komunikaty JRC / US EPA / EEA / NIK / GDOŚ / GIOŚ / IOŚ / MŚ:

    EPA Settlement with Gulfport Energy to Reduce Emissions from Oil and Natural Gas Operations by 313 Tons Per Year (22.01.2020)

    LZO nieszczelności instalacji 15446
    © Pixabay

    EPA, Justice Department and State of Colorado announce settlement with K.P. Kauffman Co. to reduce emissions from oil and gas operations by more than 500 tons per year (21.01.2020)

    U.S. EPA settlements with two San Diego County firms protect residents from lead-based paint health hazards (15.01.2020)

    EPA Reaches Settlement With Selby Enterprises LLC of Moline, Illinois, for Lead Disclosure Rule Violations in Davenport, Iowa (08.01.2020)

    U.S. EPA Prevent Lung Cancer: Test Your Home for Radon (07.01.2020)

    U.S. EPA settlement with facility in Los Angeles will help local students breathe easier (06.01.2020)

    EEA: Emissions of air pollutants from large combustion plants in Europe (06.01.2020)

    LCP emisje SO2 EEA
    © EEA

    EPA Jumpstarts Administrator Wheeler’s Cleaner Trucks Initiative (06.01.2020)

    NIK: Kłopoty z prądem (30.12.2019)

    EPA Completes Indoor Air Sampling and Mitigation at Properties Near Former Hancock Manufacturing Co. Site in Toronto, Ohio (19.12.2019)

    EEA: Renewables crucial for EU decarbonisation, but technology choices matter for air quality (19.12.2019)

    Klimat Zanieczyszczenie powietrza EEA Polska
    © EEA

    EPA Region 4 Smart Sectors program to engage businesses in achieving better environmental outcomes (19.12.2019)

    EPA Outlines Efficient Federal Coal Ash Permitting Program in New Proposal, Approves Second State Coal Ash Permit Program for Georgia (19.12.2019)

    EEA: Cumulative global fleet of battery electric vehicles (BEV) and plug-in hybrid electric vehicles (PHEV) in different parts of the world (19.12.2019)

    Zanieczyszczenie powietrza samochody elektryczne
    © EEA

    EPA Offers Existing Owners of Upstream Oil and Natural Gas Facilities the Opportunity to Perform Self-Audits to Return to Compliance (19.12.2019)

    EPA Fulfills Another Trump Administration Promise: Finalizes RFS Volumes for 2020 and Biomass Based Diesel Volumes for 2021 (19.12.2019)

    EEA: Percentile 90.4 of daily mean PM10 concentrations observed at traffic stations, 2017 (17.12.2019)

    PM10 Zanieczyszczenie powietrza w Polsce
    © EEA

    EEA: Emerging chemical risks in Europe – PFAS (16.12.2019)

    PFSa zanieczyszczenie powietrza EEA
    © EEA

    EPA proposes air quality plan for oil and gas emissions on the Uintah and Ouray Indian Reservation (16.12.2019)

    EEA: Share of renewable energy in gross final energy consumption in Europe (16.12.2019)

    Zobacz bieżące artykuły w Atmospheric Environment:

    Effects of European emission reductions on air quality in the Netherlands and the associated health effects

    Chemical nature of zinc in size fractionated particulate matter from residual oil combustion - A comparative study

    Ecotoxicity, genotoxicity, and oxidative potential tests of atmospheric PM10 particles

    Assessment of mean annual NO2 concentration based on a partial dataset

    Adaptive spatial sampling design for environmental field prediction using low-cost sensing technologies

    Zobacz EUR-Lex:

    Opinia Europejskiego Komitetu Ekonomiczno-Społecznego „Rozwijanie synergii pomiędzy różnymi planami działania dotyczącymi gospodarki o obiegu zamkniętym” (15.01.2020)

    Opinia Europejskiego Komitetu Ekonomiczno-Społecznego „Wniosek dotyczący rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady zmieniającego rozporządzenie (WE) nr 715/2007 w sprawie homologacji typu pojazdów silnikowych w odniesieniu do emisji zanieczyszczeń pochodzących z lekkich pojazdów pasażerskich i użytkowych (Euro 5 i Euro 6) oraz w sprawie dostępu do informacji dotyczących naprawy i utrzymania pojazdów” (15.01.2020)

    Rozporządzenie Delegowane Komisji 2020/22 z dnia 31 października 2019 r. zmieniające załączniki I i III do rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2019/631 w odniesieniu do monitorowania emisji CO2 z nowych lekkich pojazdów użytkowych, którym udzielono homologacji typu w wyniku procesu wielostopniowego (14.01.2020)

    Poprawki przyjęte przez Parlament Europejski w dniu 3 października 2018 r. w sprawie wniosku dotyczącego rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady określającego normy emisji dla nowych samochodów osobowych i dla nowych lekkich pojazdów użytkowych w ramach zintegrowanego podejścia Unii na rzecz zmniejszenia emisji CO2 z pojazdów lekkich oraz zmieniającego rozporządzenie (WE) nr 715/2007 (13.01.2020)

    Wyrok Trybunału Sprawiedliwości z dnia 24 października 2019 r. – Komisja Europejska/Republika Francuska (Sprawa C-636/18) - Systematyczne i ciągłe przekroczenie wartości dopuszczalnych dla dwutlenku azotu (NO2) w określonych francuskich strefach i aglomeracjach (23.12.2019)

    Wyrok Trybunału Sprawiedliwości z dnia 24 października 2019 r. (Sprawa C-212/18) - Wykorzystanie jako biopaliwa do zasilania elektrowni produktów chemicznej obróbki zużytych olejów roślinnych (23.12.2019)

    ETS – Nota dotycząca wejścia w życie Umowy między Unią Europejską a Konfederacją Szwajcarską w sprawie powiązania ich systemów handlu uprawnieniami do emisji gazów cieplarnianych (20.12.2019)

    DECYZJA RADY (UE) 2019/2135 z dnia 21 listopada 2019 r. w sprawie stanowiska, jakie ma być zajęte, w imieniu Unii Europejskiej, na trzecim posiedzeniu Konferencji Stron Konwencji z Minamaty w sprawie rtęci w odniesieniu do przyjęcia decyzji dotyczącej stopniowego zaprzestania stosowania amalgamatu stomatologicznego i zmiany załącznika A do tej konwencji (13.12.2019)

    DECYZJA RADY (UE) 2019/2119 z dnia 21 listopada 2019 r. w sprawie stanowiska, jakie ma być zajęte, w imieniu Unii Europejskiej, na trzecim posiedzeniu Konferencji Stron Konwencji z Minamaty w sprawie rtęci w odniesieniu do przyjęcia decyzji ustanawiającej progi dla odpadów rtęciowych, o których mowa w art. 11 ust. 2 tej konwencji (11.12.2019)