Nespalovací emise tuhých látek z dopravy Helena Hnilicová

Emisní poměry ČESKÝ HYDROMETEOROLOGICKÝ ÚSTAV v současné době otěry dělají asi 25% tsp, doprava celkem 31% ČESKÝ HYDROMETEOROLOGICKÝ ÚSTAV

Zdroje emisí Otěr pneumatik Otěr brzd Otěr povrchu vozovky Koroze vozidel a pouličního příslušenství Resuspenze prachu ČESKÝ HYDROMETEOROLOGICKÝ ÚSTAV

Otěr pneumatik Termíny rychlost otěru pneumatik (ne všechna hmota z otěru se musí dostat do ovzduší) rychlost generování částic během otěru (emisní faktory) chemické složení běhounu pneumatiky a chemické složení emitovaných částic z jejich abraze distribuce velikosti částic Metody chemická analýza původního materiálu pneumatik i analýza odpadu pro získání typických vlastností částic z otěru získání emisních faktorů pro otěry a příspěvku ke znečištění ovzduší použitím kombinace odběru vzorků prachu u silnic a modelových postupů gravimetrické vyhodnocení – vážení pneumatik před testem a po předem definovaném jízdním cyklu laboratorní testy simulující skutečný průběh otěru pneumatik ČESKÝ HYDROMETEOROLOGICKÝ ÚSTAV

Emisní faktory z otěru pneumatik kategorie emisní faktor pro TSP [mg/km] osobní automobily 10,7 lehká užitková vozidla 16,9 těžká užitková vozidla 45,0 motocykly 4,6 frakce podíl v TSP PM10 0,600 PM2,5 0,420 PM1 0,060 PM0,1 0,048 EFPM10 = 0,1 * rychlost otěru ČESKÝ HYDROMETEOROLOGICKÝ ÚSTAV

Otěr brzdového obložení Metody chemická analýza původního materiálu brzd pro získání typických vlastností částic z otěru získání emisních faktorů pro otěry a příspěvku ke znečištění ovzduší použitím kombinace odběru vzorků prachu u silnic a modelových postupů gravimetrické vyhodnocení – vážení před testem a po předem definovaném jízdním cyklu laboratorní testy simulující skutečný průběh otěru Termíny rychlost otěru brzdového obložení rychlost generování částic během otěru (emisní faktory) chemické složení brzdového obložení a chemické složení emitovaných částic distribuce velikosti částic ČESKÝ HYDROMETEOROLOGICKÝ ÚSTAV

Emisní faktory z otěru brzdového obložení kategorie emisní faktor pro TSP [mg/km] osobní automobily 7,50 lehká užitková vozidla 11,70 těžká užitková vozidla 32,70 motocykly 3,75 frakce podíl v TSP PM10 0,98 PM2,5 0,39 PM1 0,10 PM0,1 0,08 těžká vozidla s 50% nákladem podíl jemnějších frakcí neodpovídá pouze mechanickému vzniku, při vysokých teplotách se materiál taví a chemicky mění EFPM10 = 0,5 * rychlost otěru ČESKÝ HYDROMETEOROLOGICKÝ ÚSTAV

emisní faktor pro TSP [mg/km] Otěr silnic kategorie emisní faktor pro TSP [mg/km] osobní automobily 7,50 lehká užitková vozidla 11,70 těžká užitková vozidla 32,70 motocykly 3,75 frakce podíl v TSP PM10 0,600 PM2,5 0,420 Emise z otěru silnic je mnohem těžší kvantifikovat samostatně než emise z otěru pneumatik a brzd. Je to jednak pro složitost chemické stavby živic (pokud jde o asfaltový povrch)a jednak proto, že částice z otěru jde jen těžko odlišit o částic resuspendovaného materiálu. Z těchto důvodů mají publikované výsledky vysokou nejistotu. V kapitole o silniční dopravě Emission Inventory Guidebook (2004) byly navrženy emisní faktory, ČESKÝ HYDROMETEOROLOGICKÝ ÚSTAV

Resuspenze prachu EF emisní faktor (g/vkm) k koeficient vyjadřující velikostní frakci sL množství nekompaktního materiálu W průměrná váha vozidel C emisní faktor pro emise ze spáleného paliva, otěrů pneumatik a brzd koeficienty získány z mnoha měření regresní analýzou pro evropské poměry modifikace, protože vycházela moc vysoko, v USA bylo příliš mnoho měření v suchých oblastech ČESKÝ HYDROMETEOROLOGICKÝ ÚSTAV

Identifikace částic generovaných dopravou Způsoby stanovení částic z otětu. Identifikace částic z pneumatik pomocí Zn Identifikace částic z asfaltových vozovek pomocí molekul bitumenu Částice z pneumatik a částice z vozovek tvoří asi po 5% suspendovaných částic v ovzduší středu měst. ČESKÝ HYDROMETEOROLOGICKÝ ÚSTAV

Kombinace měření a výpočtu Měření imisí PM10 a PM2,5 na návětrné a závětrné straně dálnice a zároveň stanovení počtu a typu vozidel pro stanovení emisí ze spalování nespalovací emise jsou nižší, než jak vychází podle modifikovaného modelu US EPA. Emise v „mokrých“ pracovních dnech byly redukovány na 40% emisí v „suchých“ dnech, o nedělích redukce nebyla pozorována Z PM10 je 50 % emisí spalovacích, příspěvek otěru pneumatik je 20 %, otěr brzd přispívá 1% a abraze silnic e a resuspeze prachu tvoří 30%emisí.   Měření frakce PM10 a PM1 na závětrné a návětrné straně a zároveň koncentrace NOx. Předpokládá se, že emise spalovací jsou zahrnuty ve frakci PM1 a nespalovací zahrnují částice větší. Dále se předpokládá že naředění prachových částic bude odpovídat naředění NOx. výpočtu dopravních emisí. Byly měřeny hodnoty PM10 a PM2,5 na návětrné a závětrné straně dálnice. Emise ze spalovacího procesu byly počítány na základě množství a druhu projetých vozidel a z rozdílu PM10 a PM2,5 na návětrné a závětrné straně se usuzovalo na podíl příspěvku emisí z abraze a resuspenze silničního prachu. Získaný emisní faktor pak samozřejmě závisí na metodě použité ke stanovení spalovacích emisí. V tomto případě byla použita metodika INFRAS pro Rakousko, Německo Švýcarsko. Předběžné výsledky lze shrnout takto: ·        nespalovací emise jsou nižší, než jak vychází podle modifikovaného modelu US EPA, popsaného ve studii Düring et al. (2002) ·        emise v „mokrých“ pracovních dnech byly redukovány na 40% emisí v „suchých“ dnech, o nedělích redukce nebyla pozorována ·        Z PM10 je 50 % emisí spalovacích, příspěvek otěru pneumatik je 20 %, otěr brzd přispívá 1% a abraze silnic e a resuspeze prachu tvoří 30%emisí.   Další možná cesta k určení množství nespalovacích emisí ja popsána v práci Gehring et al. (2004). Byly měřeny frakce PM10 a PM1 na závětrné a návětrné straně a zároveň také koncentrace NOx. Předpokládá se, že emise spalovací jsou zahrnuty ve frakci PM1 a nespalovací zahrnují částice větší. Dále se předpokládá že naředění prachových částic bude odpovídat naředění NOx. ČESKÝ HYDROMETEOROLOGICKÝ ÚSTAV

Receptorové modelování V případě, že existuje pouze určitý počet zdrojů emisí a jejich aerosolové částice mezi sebou nereagují, můžeme použít ke kvantifikaci příspěvku jednotlivých zdrojů některou metodu receptorového modelování. Jsou to chemická hmotnostní bilance (CMB) a vícerozměrné statistické metody. Prvně jmenovaná metoda přiděluje částice k různým zdrojům za předpokladu, že každý zdroj emituje charakteristickou skupinu chemických prvků a sloučenin ve známých poměrech. To vyžaduje podrobnou znalost o emisích z jednotlivých zdrojů na rozdíl od statistických metod, jejichž pomocí můžeme identifikovat obecné zákonitosti bez podrobné znalosti o zdrojích. Analýzu hlavních komponent (PCA) pro kvantifikaci zdrojů emisí v dopravě navrhnul Thurston (1983). Komponentní analýza transformuje původní proměnné na ortogonální veličiny sumarizující rozptyly původních proměnných. V rámci řešení projektu Evropské komise Boulter a jeho tým se uskutečnili měření v tunelu pomocí PCA kvantifikovali jednotlivých typů zdrojů z dopravy.

Použitím lineární regresní analýzy byly získány příspěvky jednotlivých identifikovaných zdrojů. Regresní rovnice pak vypadá:   PM10 = 2,2 + 7(nafta) + 3,1(benzín) + 4,4(res) + 9(pneu+brzdy) + 2,5(silnice) ČESKÝ HYDROMETEOROLOGICKÝ ÚSTAV

Závěr Z dostupných prací o nespalovacích emisích vyplývá, že v současné době se frakce PM10 na celkovém znečištění dopravou podílí asi 50% a 50% pochází ze spalovacích procesů. S obnovou vozového parku a používáním čistších paliv se dá předpokládat, že význam nespalovacích emisí poroste. ČESKÝ HYDROMETEOROLOGICKÝ ÚSTAV

Děkuji za pozornost hnilicova@chmi.cz ČESKÝ HYDROMETEOROLOGICKÝ ÚSTAV