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
    • 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"
    • 12
      kwiecień
      Zaplanowane na I półrocze 2021 r. szkolenia odbędą się zgodnie z przewidywanymi terminami: - szkolenie z obliczeń rozprzestrzeniania zanieczyszczeń w powietrzu: 18.05.2021 Webinarium / 19-20.05.2021 Warsztaty on-line - szkolenie z Bilansu LZO: 15.06.2021 Webinarium / 16-17.06.2021 Warsztaty on-line Szczegółowe informacje znajdują się na stronach: - http://wszystkooemisjach.pl/438 - http://wszystkooemisjach.pl/439
    NEWSLETTER:
    Jeśli chcesz otrzymywać powiadomienia o nowych artykułach zapisz się
     
    Operat FB
    Szkolenie Bilans LZO 2021
    Szkolenie Warsztaty Obliczenia emisji Rozprzestrzenianie zanieczyszczeń Bilans LZO 2021
    DPF SNCR EcoeXhaust oczyszczanie spalin

    Terminy najbliższych warsztatów:

    Data
    Godzina
    22.06.2021 r. 800 ÷ 1600
    29.06.2021 r. 800 ÷ 1600
    06.07.2021 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 [spalarnia osadów ściekowych] Enforcement of Clean Air Act Results in Settlement with Atlantic County Utilities Authority (11.06.2021)

    EPA [cząstki stałe] to Reexamine Health Standards for Harmful Soot that Previous Administration Left Unchanged (10.06.2021)

    EPA [PFAS] Continues to Take Action on PFAS to Protect the Public (10.06.2021)

    EEA: Building the foundations for fundamental change (04.06.2021)

    EPA [emisje niezorganizowane cząstek stałych] settlement with WVA Manufacturing of Alloy, W.Va., ensures Clean Air Act compliance (03.06.2021)

    EEA: Emissions and energy use in large combustion plants in Europe (01.06.2021)

    EEA: Average car emissions kept increasing in 2019, final data show (01.06.2021)

    EEA: Major drop in EU's greenhouse gas emissions in 2019, official data confirms (31.05.2021)

    EEA: Annual European Union greenhouse gas inventory 1990–2019 and inventory report 2021 (31.05.2021)

    U.S. EPA [roczny raport o jakości powietrza] Air Pollution Trends Continue to Link Clean Air and Strong Economy (26.05.2021)

    MKiŚ: Ważne zmiany w programie „Czyste Powietrze” – wycofanie dotacji na kotły węglowe i podwyższenie progów dochodowych (21.05.2021)

    EEA: European Union Emissions Trading System (EU ETS) data from EUTL (19.05.2021)

    EEA: EU Emissions Trading System (ETS) data viewer (19.05.2021)

    EPA [wstrzymanie pracy instalacji] Uses Emergency Powers to Protect St. Croix Communities and Orders Limetree Bay Refinery to Pause Operations (14.05.2021)

    EPA [zabezpieczenie instalacji na czas groźnych zjawisk pogodowych] Advises Facility Operators to Prepare for Hazardous Weather Events (14.05.2021)

    EPA [metan, proces legislacyjny] Announces Public Listening Sessions and Trainings on Upcoming Oil and Natural Gas Methane Rule (14.05.2021)

    EPA [emisje siarkowodoru z papierni] Issues Emergency Order and Information Request to New Indy Containerboard Pulp and Paper Mill in Catawba, S.C. and Expands Community Air Monitoring (13.05.2021)

    Zobacz bieżące artykuły w Atmospheric Environment:

    Assessing volatile organic compound sources in a boreal forest using positive matrix factorization (PMF)

    Comparison of ammonia air concentration before and during the spread of COVID-19 in Lombardy (Italy) using ground-based and satellite data

    Aerosol number concentrations and new particle formation events over a polluted megacity during the COVID-19 lockdown

    Measurement of the key parameters of VOC emissions from wooden furniture, and the impact of temperature

    Zobacz EUR-Lex:

    Opinia Europejskiego Komitetu Ekonomiczno-Społecznego „Komunikat Komisji do Parlamentu Europejskiego, Rady, Europejskiego Komitetu Ekonomiczno-Społecznego i Komitetu Regionów dotyczący strategii UE na rzecz ograniczenia emisji metanu” (09.06.2021)

    Decyzja wykonawcza Komisji (UE) 2021/927 z dnia 31 maja 2021 r. w sprawie ustalenia jednorodnego międzysektorowego współczynnika korygującego do dostosowania bezpłatnych uprawnień do emisji na lata 2021–2025 (09.06.2021)

    Wyrok Trybunału (pierwsza izba) z dnia 15 kwietnia 2021 r. (wniosek o wydanie orzeczenia w trybie prejudycjalnym złożony przez High Court – Irlandia) – Friends of the Irish Environment Ltd / Commissioner for Environmental Information - Prawo dostępu do informacji o środowisku będących w posiadaniu organów władzy publicznej - Pojęcie „organu władzy publicznej” (07.06.2021)

    ROZPORZĄDZENIE PARLAMENTU EUROPEJSKIEGO I RADY (UE) 2021/783 z dnia 29 kwietnia 2021 r. ustanawiające Program działań na rzecz środowiska i klimatu (LIFE) i uchylające rozporządzenie (UE) nr 1293/2013 (17.05.2021)

    KOMUNIKAT KOMISJI Publikacja łącznej liczby uprawnień znajdujących się w obiegu w 2020 r. do celów rezerwy stabilności rynkowej w ramach unijnego system handlu uprawnieniami do emisji ustanowionego dyrektywą 2003/87/WE (17.05.2021)

    Decyzja wykonawcza Komisji (UE) 2021/781 z dnia 10 maja 2021 r. dotycząca publikacji wykazu podającego niektóre poziomy emisji CO2 przypadające na producenta oraz średnie indywidualne poziomy emisji CO2 wszystkich nowych pojazdów ciężkich zarejestrowanych w Unii i emisje odniesienia CO2 zgodnie z rozporządzeniem Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2019/1242 na okres sprawozdawczy roku 2019 (12.05.2021)

    Pomoc państwa – Niemcy – Odchodzenie od węgla brunatnego – Zaproszenie do zgłaszania uwag zgodnie z art. 108 ust. 2 Traktatu o funkcjonowaniu Unii Europejskiej (07.05.2021)

    Opinia Europejskiego Komitetu Regionów – Fala renowacji na potrzeby Europy – ekologizacja budynków, tworzenie miejsc pracy, poprawa jakości życia (07.05.2021)

    Decyzja wykonawcza Komisji (UE) 2021/736 z dnia 4 maja 2021 r. zezwalająca Polsce na udzielanie pozwoleń na produkty biobójcze składające się z azotu wytwarzanego in situ w celu ochrony dziedzictwa kulturowego (06.05.2021)

    Decyzja Rady (UE) 2021/727 z dnia 29 kwietnia 2021 r. w sprawie przedłożenia, w imieniu Unii Europejskiej, propozycji dotyczących zmiany załączników A i B do Konwencji z Minamaty w sprawie rtęci, w odniesieniu do produktów z dodatkiem rtęci oraz procesów produkcyjnych, w których wykorzystuje się rtęć lub związki rtęci (05.05.2021)