18 Adam Olszewski, Andrzej Wierzbicki Stężenia zanieczyszczeń

Raport o stanie środowiska przyrodniczego zlewni ZMŚP "Kampinos" w 2010 roku
3. ZANIECZYSZCZENIE POWIETRZA (B1)
Adam Olszewski, Andrzej Wierzbicki
Stężenia zanieczyszczeń gazowych powietrza mierzone są na Stacji Bazowej od lutego
1994 roku. Do roku 2001 czerpnia powietrza umieszczona była w zlewni „Pożary”. W latach
1994-1998 badano stężenia dwutlenku azotu (pobór próbek do kolbek z płynem
pochłaniającym przy pomiarze czasu ekspozycji), dwutlenku siarki, związków siarki i azotu w
aerozolach (pobór próbek na filtry pochłaniające z pomiarem ilości przechodzącego
powietrza). W latach 1994-1995 próbki zbierane były przez 10 dni w każdym miesiącu, a w
latach 1996-1998, co drugi miesiąc. W latach 2000-2001 analizy składu chemicznego
powietrza prowadzone były przez Stację Sanitarno-Epidemiologiczną. Próbki pobierane były
codziennie do kolbek z płynem pochłaniającym umieszczonych na wylocie aspiratorów. W
okresie tym wykonywano analizy S-SO2, N-NO2 i pyłu zawieszonego. W roku 2004 na Stacji
w Granicy została zainstalowana automatyczna stacja pomiaru zanieczyszczeń powietrza
Wojewódzkiego Inspektoratu Ochrony Środowiska w Warszawie (kod międzynarodowy:
PL0128A; kod krajowy: MzGranicaKPN). Jest jedną z 24 stacji automatycznych pomiaru
zanieczyszczeń powietrza w województwie mazowieckim (Ludwikowski 2009). Parametry
mierzone przez stację to oprócz wskaźników meteorologicznych, dwutlenek siarki, dwutlenek
azotu, ozon i pył zawieszony PM10 od 2010 roku (tabela 3.1) oraz inne wymienione na
stronie www (http://sojp.wios.warszawa.pl/index.php?page=opisy-stacji&t=1&site_id=19).
Tab.3.1 Metodyki poboru prób i oznaczeń zanieczyszczeń powietrza w roku 2010.
Składnik
SO2
NO2
O3
PM10
Metoda poboru
Czas poboru próbki
analizator automatyczny
WIOŚ W-wa
analizator automatyczny
WIOŚ W-wa
analizator automatyczny
WIOŚ W-wa
pomiar ciągły, czas
uśredniania 1 godzina
pomiar ciągły, czas
uśredniania 1 godzina
pomiar ciągły, czas
uśredniania 1 godzina
manualna
WIOŚ W-wa
pomiar ciągły, czas
uśredniania 24 godziny
Metoda oznaczania
fluorescencja w nadfiolecie
chemiluminescencja
fotometria w nadfiolecie
pochłanianie
promieniowania typu beta w
komorze jonizacyjnej
Ze względu na przewagę wiatrów z południowego zachodu na stan jakości powietrza
w Kampinoskim Parku Narodowym największy wpływ mają zanieczyszczenia napływające z
terenu województwa łódzkiego (Ludwikowski 2010) oraz emisje ze źródeł zlokalizowanych
w pobliżu stacji jak (emisja powierzchniowa i liniowa). Zanieczyszczenia powodowane przez
emisje z tych obszarów zwiększają stopień zanieczyszczenia napływającego powietrza,
niosącego ładunek zanieczyszczeń pochodzący z pozostałej części Polski i innych krajów
(Iwanek, Iwanek 1995).
Wyniki z roku 2010 są zbliżone do uzyskiwanych w roku 2008. Ze względu na zmianę
metodyki trudno porównywać dane uzyskane do roku 2001 z danymi zbieranymi w sposób
automatyczny od roku 2004.
Dane dotyczące S-SO2 są niekompletne – brak wyników pomiarów z listopada i
grudnia 2007 roku. W ciągu ostatnich 5 lat najwyższe średnie stężenia zarówno S-SO2, jak i
N-NO2 wystąpiły w roku 2006 i wyniosły odpowiednio 5,38 µg/m3 i 3,45µg/m3. (rys 3.1, tab.
3.2). W roku 2010 najwyższe stężenie S-SO2 wystąpiło w styczniu i wyniosło 10,90 µg/m3.
Niestety z powodu awarii nie zanotowano danych z listopada i grudnia 2007 r., oraz stycznia
2008 roku Maksymalne średnie miesięczne stężenie S-SO2 wystąpiło w styczniu 2006 r.
(12,97 µg/m3 S-SO2), natomiast minimalne w lipcu 2008 r. (1,00 µg/m3 S-SO2).
W roku 2010 średnie stężenia N-NO2 utrzymywało się na podobnym poziomie jak w
latach poprzednich. Biorąc pod uwagę rok hydrologiczny 2010 najwyższe stężenie N-NO2
18
Raport o stanie środowiska przyrodniczego zlewni ZMŚP "Kampinos" w 2010 roku
wystąpiło w listopadzie 6,04 µg/m3 N-NO2 Maksymalne miesięczne stężenie N-NO2
zanotowano w styczniu 2006 r. i wynosiło 8,33 µg/m3, a minimalne w maju 2010 r. (1,22
µg/m3 N-NO2) (rys. 3.3, tab.3.3).
Ozon monitorowany jest od roku 2004, tylko metodą automatyczną. W tym okresie
średnie stężenie roczne było bardzo mało zmienne, i w roku 2010 wyniosło 49,15 µg/m3 (rys.
3.2, tab. 3.2). Stężenia ozonu w 2010 roku były na poziomie średniej z lat 2004-2010 (rys.
3.2, tab. 3.3). Maksymalne stężenia O3 zanotowano w kwietniu (70,26 µg/m3), a minimalne w
listopadzie 2009 r. (23,10 µg/m3).
Stężenie pyłu zawieszonego wielkości cząstek do 10 mikrometrów, czyli PM10
mierzony jest automatycznie w KPN od 24.06.2009 r. Metodą pasywną mierzony był tylko w
latach 2000-2001. Najwyższe stężenia PM10 zaobserwowano w okresie zimowym – od
grudnia do marca (rys. 3.4, tab. 3.3).
Tab. 3.2. Zanieczyszczenia powietrza - średnie roczne dla dostępnych lat obserwacji.
Pomiar S-SO2 i N-NO2 do roku 2001 – metoda pasywna, od roku 2004 – automatyczna.
/program podstawowy/
Rok
hydrologiczny
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
S-SO2
/program rozszerzony/
N-NO2
S-SO4
N(NH3+NH4)
N(NO3+HNO3)
µg/m3
0,96
2,25
3,09
1,78
1,60
1,30
1,16
2,50
2,13
1,40
1,43
1,76
1,36
0,68
5,49
3,70
4,50
6,60
0,08
0,10
0,15
0,08
1,44
1,73
2,11
2,24
3,97
4,71
5,38
3,50
2,26
4,10
2,61
2,58
2,45
3,45
2,29
2,52
3,01
2,75
µg/m3
O3
CO2
PM10
11,91
13,40
54,49
53,00
52,65
50,19
48,41
45,86
49,15
29,92
6
5
ug/m3
4
3
2
1
0
1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
S-SO2
N-NO2
Rys. 3.1. Średnie roczne stężenia zanieczyszczeń powietrza S-SO2 i N-NO2 na Stacji Bazowej ZMŚP
„Kampinos” w latach 1994-2010.
56
54
52
ug/m3
50
48
46
44
42
40
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
O3
Rys.3.2. Średnie roczne stężenia zanieczyszczeń powietrza O 3 na Stacji Bazowej ZMŚP „Kampinos”
w latach 2004-2010.
19
Raport o stanie środowiska przyrodniczego zlewni ZMŚP "Kampinos" w 2010 roku
Tab. 3.3. Zanieczyszczenie powietrza (program podstawowy i rozszerzony) w 2010 r. na tle wielolecia
(metoda automatyczna).
S-SO2
Miesiąc
SO2
N-NO2
NO2
3,10
3,67
6,09
6,13
2,78
1,88
1,48
1,37
1,25
1,30
1,07
1,72
6,19
7,33
12,16
12,25
5,55
3,75
2,96
2,73
2,49
2,60
2,14
3,44
6,04
4,29
4,40
4,86
2,41
1,86
1,22
0,94
1,28
1,62
1,50
2,55
19,84
14,09
14,45
15,96
7,91
6,10
4,01
3,10
4,22
5,32
4,92
8,37
O3
μg/m3
23,10
28,53
44,74
54,76
64,87
70,26
54,33
62,69
62,45
54,70
37,91
32,79
2,61
2,33
18,07
0,45
5,22
4,65
36,1
0,90
2,75
2,13
9,74
0,43
9,04
7,01
32,00
1,40
49,15
19,14
87,90
3,60
2,83
1,40
33,79
0,30
5,65
2,79
67,50
0,60
2,31
0,63
25,42
0,12
7,60
2,07
83,60
0,39
50,54
3,02
161,30
0,10
μg/m3
XI
XII
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
Rok hydrologiczny
średnia arytm.
SD
MAX
MIN
Wielolecie
średnia arytm.
SD
MAX
MIN
PM10
μg/m3
20,8
36,3
52,8
61,9
37,6
26,0
22,8
16,2
20,5
19,4
18,5
27,6
29,9
20,50
61,9
16,2
7.00
6.00
ug/m3
5.00
4.00
3.00
2.00
1.00
0.00
XI
XII
I
II
III
IV
V
S-SO2
VI
VII
VIII
IX
X
N-NO2
Rys. 3.3 Średnie miesięczne stężenia zanieczyszczeń powietrza S-SO2 i N-NO2 na Stacji Bazowej
ZMŚP „Kampinos” w okresie XI 2009 - X 2010.
80
70
60
ug/m3
50
40
30
20
10
0
XI
XII
I
II
III
IV
V
O3
PM10
VI
VII
VIII
IX
X
Rys. 3.4. Stężenia O3 i PM10 na Stacji Bazowej ZMŚP „Kampinos w okresie XI 2009 - X 2010.
Uzyskane wyniki stężeń zanieczyszczeń NO2, SO2 i O3 odniesiono do wartości
kryterialnych ustalonych dla zdrowia ludzi i ochrony roślin (Rozporządzenie Ministra
Środowiska z dn. 3 marca 2008 r. Dz. U.47 poz. 281).
Kryterium: ochrona zdrowia ludzi
W przypadku SO2 wyróżnione są 3 normy: maksymalne jednogodzinne stężenie
350µg/m3, które może być przekroczone 24 razy, maksymalne 24 godzinne stężenie
125µg/m3, które może być przekroczone maksymalnie 3 razy w ciągu roku oraz średnie
20
Raport o stanie środowiska przyrodniczego zlewni ZMŚP "Kampinos" w 2010 roku
roczne i średnie dla pory zimowej (od 01 X do 30 III) 20 µg/m3. Na Stacji w Granicy w roku
2010 maksymalne średnie dobowe stężenie SO2 wyniosło 67,50 µg/m3, a więc stanowiło ono
zaledwie 54% normy. Od początku działania stacji zanieczyszczeń powietrza w Granicy
maksymalne stężenie jednogodzinne SO2 wyniosło 228 µg/m3 i wystąpiło 17 stycznia 2006 r.,
maksymalne stężenie dobowe wyniosło 67,5 µg/m3, maksymalne roczne stężenie dla pory
zimowej wyniosło 14,6µg/m3.
Dla NO2 średni roczny poziom dopuszczalny wynosi 40µg/m3. Na Stacji w Granicy w
2010 r. wyniósł on 9,04 µg/m3, a więc stanowił 22,6% dopuszczalnej normy. Najwyższe
średnie roczne stężenie NO2 wystąpiło w 2006 r. i wyniosło 11,2 µg/m3, a więc było na
poziomie 28% dopuszczalnej normy. Drugim kryterium jest maksymalne stężenie
jednogodzinne wynoszące 200µg/m3, które może być przekroczone w ciągu roku 18 razy. W
Granicy w 2010 r. maksymalne stężenie średnio-godzinne stanowiło 13% dopuszczalnej
normy. Maksymalne stężenie jednogodzinne wystąpiło w 2006 r. i wyniosło 102,8 µg/m3, co
stanowiło 51% dopuszczalnej normy.
Kryterium dla stężeń ozonu jest wystąpienie maksymalnie 25 dni w roku, w których
maksymalne stężenie ośmiogodzinne przekracza 120 µg/m3.
Kryteria obowiązujące w rocznych ocenach jakości powietrza dla pyłu zawieszonego
PM10 dopuszczają:
- dla 24-godzinnego okresu uśredniania stężeń 35 razy przekroczenie 50 µg/m3,
- dla rocznego (kalendarzowego) okresu uśredniania dopuszczalny poziom 40 µg/m3.
Kryterium: ochrona roślin
W parkach narodowych norma średniego rocznego stężenia SO2 wynosi 15 µg/m3. W
2010 r. w Granicy średnie roczne stężenie SO2 wyniosło 5,22 µg/m3, co stanowiło 34,8%
dopuszczalnej normy.
Dla NO2 normą jest średnie roczne stężenie 20µg/m3, a w Granicy w 2010 r. wyniosło
ono 9,04 µg/m3, co stanowiło 45,2% normy.
Normą dla stężeń ozonu jest wskaźnik AOT 40 w okresie wegetacyjnym wynoszący
maksymalnie 24000. W Granicy najwyższe AOT 40 zanotowano w 2006r. i wyniosło ono
22053,7, a więc nie przekroczyło dopuszczalnej normy z tym, że norma ta od roku 2010
wynosi 18000. Normę dotyczące wskaźnika AOT należy stosować do okresów 5-letnich, a w
przypadku braku danych przynajmniej 3 letnich. Średnie AOT z lat 2004-2007 w stacji w
Granicy wyniosło 14021,1 (Andrzejewska, Olszewski 2008).
3
Tab. 3.4. Skala jakości powietrza (µg/m ).
Próg
Bardzo nisko
Nisko
Średnio
Wysoko
Bardzo wysoko
Alarmowy
PM10 - 1h
0-25
25-50
50-75
75-100
>100
PM10 - 24h
0-25
25-50
50-75
75-100
>100
NO2 - 1h
0-50
50-100
100-150
150-200
200-400
>400
O3 - 1h
0-60
60-120
120-150
150-180
180-240
>240
O3 - 8h
0-50
50-80
80-100
100-120
>120
SO2 - 1h
0-55
55-100
100-200
200-350
350-500
>500
SO2 - 24h
0-25
25-50
50-100
100-125
>125
Podsumowanie
W 2010 roku zanotowano podobne średnie stężenia S-SO2 i N-NO2 jak w poprzednich
latach. W szczególności sytuacja wyraźnie poprawiła się w stosunku do roku 2006, w którym
zanotowano najwyższe jak dotąd stężenia zanieczyszczeń powietrza, zarówno średnie jak i
chwilowe. Tamtego roku zanotowano wzrost średnich stężeń S-SO2 i N-NO2 co było
spowodowane przede wszystkim mroźną i długo trwającą zimą 2005/2006. Jednak nawet
wtedy stężenia te były wyraźnie niższe od obowiązujących norm. Średnie roczne stężenie
21
Raport o stanie środowiska przyrodniczego zlewni ZMŚP "Kampinos" w 2010 roku
ozonu w 2010 r. było zbliżone do lat poprzednich, jednak obserwuje się tu wyraźnie malejącą
tendencję.
Stan jakości powietrza w dużym stopniu zależy od warunków meteorologicznych,
rozprzestrzeniania zanieczyszczeń oraz emisji napływowej spoza terenu województwa, a
nawet kraju. Szczegółowa analiza zanieczyszczeń SO2, NO2 i O3 w Granicy w latach 20042007 wykazała, że wpływ na wielkość ich imisji mają: temperatura powietrza, prędkość i
kierunek wiatru oraz pora dnia. Np. wzrost stężeń SO2 i NO2 następuje wraz ze spadkiem
temperatury, a wyższe ich stężenia notowane są przy niskich prędkościach wiatru, które to
wskazują na stosunkowo niedalekie źródła ich emisji (Andrzejewska, Olszewski 2008).
Według Barańskiej i in. (2007) poziomy stężeń dwutlenku siarki i dwutlenku azotu dla
kryterium ochrony zdrowia w rejonie Kampinoskiego PN w pięcioleciu 2002-2006 mieściły
się poniżej dolnego progu oszacowania (klasa A). Jednak dla tego kryterium poziom stężeń
ozonu dla całego Mazowsza przekroczył górny próg oszacowania (klasa C). W tej drugiej
pięcioletniej ocenie zanieczyszczeń powietrza w województwie mazowieckim wartości stężeń
średniorocznych dwutlenku siarki dla kryterium ochrony roślin na przestrzeni 2002-2006 w
rejonie całego KPN mieściły się pomiędzy dolnym i górnym progiem oszacowania (klasa
R2). A poziomy stężeń dwutlenku azotu w tym okresie w KPN mieściły się poniżej dolnego
progu szacowania (klasa R1). Natomiast wartości AOT40 w KPN w okresie 2002-2006
przekraczały dopuszczalny poziom (klasa R3).
Wg Trębińskiej i in. (2010) podczas pięcioletniej oceny jakości powietrza z okresu
2005-2009 poziomy stężeń 4 analizowanych przez Stację Kampinos parametrów zostały
scharakteryzowane następująco dla:
- dwutlenku siarki zarówno dla kryterium ochrony zdrowia jak i ochrony roślin na obszarze
województwa były niskie;
- dwutlenku azotu dla kryterium ochrony zdrowia na obszarze województwa mieściły się
pomiędzy dolnym i górnym progiem oszacowania. W przypadku kryterium ochrony roślin dla
sumy tlenków azotu ich stężenia mieściły się poniżej dolnego progu oszacowania;
- ozonu zarówno dla kryterium ochrony zdrowia i ochrony roślin przekraczały górny próg
oszacowania;
- pyłu PM10 występują problemy z dotrzymaniem dopuszczalnych norm na przeważającym
obszarze województwa.
Rys. 3.5. Jeden z obszarów przekroczeń dopuszczalnego poziomu PM10 – 24h w województwie
mazowieckim w 2010 r. (Trębińska i in. 2011).
22
Raport o stanie środowiska przyrodniczego zlewni ZMŚP "Kampinos" w 2010 roku
Tab. 3.5. Przyrządy pomiarowe WIOŚ Warszawa w Stacji w Granicy.
MLU100A - SO2
Analizator MLU100A mierzy dwutlenek siarki zgodnie z dyrektywami EU poprzez pomiar fluorescencji
wywołanej promieniowaniem ultrafioletowym. Próg wykrywalności przyrządu wynosi 1,06 ug/m3 czyli 0,4
ppb (części na miliard). Odpowiednią jakość pomiaru zapewnia codzienna samoczynna kontrola działania
polegająca na rejestracji wskazań dla powietrza zerowego i gazu wzorcowego z wbudowanego generatora.
Sterowany mikroprocesorem MLU100A ma rozbudowane funkcje autodiagnostyczne i może działać przez
wiele tygodni bez obsługi. Produkowany w Austrii przyrząd posiada certyfikaty uznanych instytucji, m.in.
niemieckiego TUV.
MLU200A - NOx
Analizator MLU200A mierzy tlenki azotu zgodnie z dyrektywami EU metodą chemoluminescencji w czasie
reakcji tlenku z azotu z ozonem. Pomiar dwutlenku azotu umożliwia katalizator redukujący go do tlenku
azotu. Próg wykrywalności przyrządu wynosi 0,76 ug/m3 czyli 0,4 ppb (części na miliard). Odpowiednią
jakość pomiaru zapewnia codzienna samoczynna kontrola działania polegająca na rejestracji wskazań dla
powietrza zerowego i gazu wzorcowego z wbudowanego generatora. Sterowany mikroprocesorem
MLU200A ma rozbudowane funkcje autodiagnostyczne i może działać przez wiele tygodni bez obsługi.
Produkowany w Austrii przyrząd posiada certyfikaty uznanych instytucji, m.in. niemieckiego TUV.
MLU400 - O3
Analizator MLU400 mierzy ozon zgodnie z normą ISO 13964:1998 poprzez pomiar absorpcji
promieniowania ultrafioletowego. Próg wykrywalności przyrządu poniżej 1,2 ug/m3 czyli 0,6 ppb (części na
miliard). Odpowiednią jakość pomiaru zapewnia codzienna samoczynna kontrola działania polegająca na
rejestracji wskazań dla powietrza zerowego i gazu wzorcowego z wbudowanego generatora. Sterowany
mikroprocesorem MLU400 ma rozbudowane funkcje autodiagnostyczne i może działać przez wiele tygodni
bez obsługi. Produkowany w Austrii przyrząd posiada certyfikaty uznanych instytucji, m.in. niemieckiego
TUV.
USA-1 - meteo
Przyrząd meteorologiczny mierzący kierunek wiatru i prędkość wiatru.
- Zakres pomiarowy: 0,05..60m/s.
- Rozdzielczość pomiaru prędkosci: < 0,02 m/s.
- Czas uśredniania 1..3600 s.
- Ilość pomiarów do uśredniania 1..65365 prób.
- Częstotliwość próbkowania 0,1..50Hz.
- Korekcja ustawienia azymutu 0..359 stopni.
- Szybkość transmisji danych 300..19200 baud.
Literatura:
Andrzejewska A., Olszewski A. 2008. Imisja SO2, NO2 i O3 do Stacji Bazowej „Pożary” na
podstawie pomiarów automatycznych Mazowieckiego Wojewódzkiego Inspektoratu Ochrony
Środowiska w latach 2004-2007. Monitoring Środowiska Przyrodniczego 9: 39-45.
Barańska K., Gąsior M., Trębińska E. 2007. Druga pięcioletnia ocena jakości powietrza w
województwie mazowieckim za lata 2002-2006. Wojewódzki Inspektorat Ochrony
Środowiska w Warszawie.
Iwanek I., Iwanek J. 1995. Zanieczyszczenie powietrza atmosferycznego w rejonie
Kampinoskiego Parku Narodowego. Plan Ochrony KPN. Narodowa Fundacja Ochrony
Środowiska w Warszawie. Maszynopis KPN, Izabelin.
Ludwikowski A. (red.). 2009. Program Państwowego Monitoringu Środowiska Województwa
Mazowieckiego na lata 2010-2012. WIOŚ, Warszawa.
Ludwikowski A. (red.). 2010. Stan Środowiska w województwie mazowieckim w 2009 roku.
WIOŚ, Warszawa.
Trębińska E., Barańska K., Klech T. 2010. Trzecia pięcioletnia ocena jakości powietrza w
województwie mazowieckim na lata 2005-2009. WIOŚ, Warszawa.
Trębińska E., Barańska K., Klech T. 2011. Roczna ocena jakości powietrza w województwie
mazowieckim. Raport za rok 2010. WIOŚ, Warszawa.
23