Persistentní organické polutanty v dopravě
Příspěvek byl prezentován na konferenci „Transport and Air Pollution“ konané v Avignonu ve dnech 16. - 18. června 2003.
Úvod
Doprava se v posledních desetiletích stala významným faktorem ovlivňujícím životní prostředí člověka, a to jak v pozitivním, tak i negativním směru. Nejzávažnějším problémem je kontaminace ovzduší emisemi, především díky jejich významnému vlivu na lidské zdraví, zejména ve velkých městech s vysokou hustotou automobilové dopravy. Výfukové plyny motorových vozidel obsahují stovky chemických látek v různých koncentracích, s různými účinky na živé organismy. Vedle „klasických“ sledovaných polutantů jako jsou např. oxidy dusíku (NOx), oxid uhelnatý (CO), oxid uhličitý (CO2) nebo oxid siřičitý (SO2) je v poslední době zaměřena pozornost také na persistentní organické polutanty (POPs) jako jsou polyaromatické uhlovodíky (PAHs), polychlorované bifenyly (PCBs), polychlorované dibenzo-p-dioxiny (PCDDs) a dibenzofurany (PCDFs).
Metody
Vzhledem ke skutečnosti, že POPs nepatří mezi limitované složky, je měření emisních faktorů těchto polutantů velmi omezené. Situaci navíc stěžuje fakt, že dosud získané hodnoty mají poměrně velký rozptyl. Při výpočtu a bilancování množství emisí POPs produkovaných dopravou bylo vycházeno z následujících prací: Adamec (2003), Ntziachristos and Samaras (2000) a Kröbl (2001).
Emisní faktor (Ef) polutantu je vždy uváděn v hmotnostním množství na jednotku energie (g.MJ-1), délky přepravy (g.km-1), hmotnosti spotřebovaného paliva, (g.kg-1) nebo výkonu motoru (g.kWh-1). Zatím co Ef limitovaných polutantů jako jsou např. CO, NOx, uhlovodíky (CxHy), pevné částice (PM) jsou povinně měřeny (pravidelné technické kontroly), měření emisí POPs z dopravy není upraveno zatím žádným legislativním předpisem. Proto se na rozdíl od limitovaných polutantů u vozidel běžně neměří a bývá především vázáno na oblast experimentální. Za tímto účelem byla autory vytvořena databáze Ef vybraných POPs produkovaných dopravou (Dufek et al., 2002a). Zdrojem jsou výsledky z domácích a zahraničních měření, které jsou průběžně doplňovány (aktualizovány) a statisticky vyhodnocovány. Následující tabulka 1 uvádí použité emisní faktory vybraných POPs produkovaných dopravou, které byly použity při zpracování emisní inventury. Při výpočtech celkových emisí bylo vycházeno z průměrů pro každou kategorii dopravních prostředků.
Tabulka 1. Emisní faktory vybraných POPs produkovaných dopravou
| Druh vozidla | PAH celkem µg.km-1 |
PCDD pg.km-1 |
PCDF pg.km-1 |
|---|---|---|---|
| Motocykly | 131,64 | 10,3 | 21,2 |
| Standardní benzínová vozidla | 260,29 | 10,3 | 21,2 |
| Benzínová vozidla splňující EURO standardy | 143,84 | - | - |
| Osobní dieslová vozidla | 1277,44 | 0,5 | 1,0 |
| Osobní vozidla na LPG | 49,46 | - | - |
| Benzínová lehká nákladní vozidla | 378,11 | 10,3 | 21,2 |
| Naftová lehká nákladní vozidla | 1601,16 | 0,5 | 1,0 |
| Naftová těžká nákladní vozidla | 241,86 | 3,0 | 7,9 |
Výsledky a diskuse
Pro stanovení emisí POPs byla použita Metodika pro stanovení emisí látek znečišťujících ovzduší z dopravy (Dufek et al. 2002b), která vychází z údajů o evidenci množství prodaných pohonných hmot. Po odečtení nedopravních zdrojů, tj. spotřeby v zemědělství, lesnictví, stavebnictví a armádě (týká se hlavně nafty), je množství prodaného paliva rozděleno pomocí přepravních výkonů mezi jednotlivé druhy dopravy:
- individuální doprava (ID)
- silniční veřejná osobní doprava (SOD)
- silniční nákladní doprava (SND)
- městská hromadná doprava - autobusy (MHD)
- železniční doprava – motorová trakce (ŽD)
- vodní doprava (VD)
- letecká doprava (LD)
Uvedené druhy dopravy jsou celkem rozděleny do 23 kategorií, podle používaného paliva a vybavení katalyzátory. Z takto rozdělené spotřeby se poté kalkulují emise, pomocí průměrných emisních faktorů. Pro každou z uvedených kategorií je použit průměrný emisní faktor (g.kgpal-1), který vychází z naměřených a statisticky zpracovaných hodnot. U vybraných kategorií silniční dopravy, s velmi rozdílnými ročními kilometrickými proběhy se paralelně, s výpočty spotřeby druhu dopravy, pomocí přepravních výkonů, kalkuluje spotřeba této kategorie z uvedených proběhů. Roční kilometrické proběhy jsou zadávány tak, aby odpovídaly výsledkům celostátních dopravních sčítání, která se provádí 1 krát za období 5ti let.
Pro zpracování emisní inventury byly použity spotřeby jednotlivých pohonných hmot stanovené již zmíněnou metodikou a emisní faktory uvedené v tabulce 1, statisticky vyhodnoceny v databázi emisních faktorů a přepočtené z g.km-1 na g.kg-1. Emisní inventura zahrnuje emise PAHs, PCDDs, PCDFs a PCBs.
Emise z letecké dopravy nejsou součástí uvedené emisní bilance, nebo není znám podíl PAHs na emisích uhlovodíků vzniklých spalováním leteckých paliv.
Tabulka 2. Celkové emise PAHs v ČR (kg)
| Druh dopravy | Rok | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1990 | 1991 | 1992 | 1993 | 1994 | 1995 | 1996 | 1997 | 1998 | 1999 | 2000 | 2001 | |
| ID | 5265 | 4592 | 5620 | 6127 | 6642 | 7105 | 8249 | 8541 | 8591 | 9223 | 9206 | 9625 |
| SOD | 379 | 282 | 256 | 209 | 167 | 194 | 197 | 176 | 271 | 266 | 307 | 347 |
| SND | 2389 | 2039 | 2388 | 2220 | 3003 | 4003 | 5206 | 5810 | 5160 | 5572 | 5837 | 7316 |
| MHD | 169 | 132 | 138 | 125 | 109 | 138 | 170 | 172 | 190 | 221 | 250 | 296 |
| ŽD | 449 | 320 | 296 | 195 | 163 | 233 | 249 | 206 | 214 | 190 | 165 | 186 |
| VD | 43 | 35 | 33 | 27 | 23 | 30 | 40 | 20 | 23 | 24 | 21 | 18 |
| Celkem | 8694 | 7400 | 8731 | 8903 | 10106 | 11703 | 14111 | 14926 | 14448 | 15496 | 15786 | 17788 |
Roční množství emisí PAHs v ČR z dopravy přesahuje v roce 2001 podle uvedených výpočtů 17,8 tun. V kategoriích benzínových vozidel splňujících emisní limity EURO a naftových vozidel jsou emise PAHs tvořeny z více než 90 % naftalenem. U starších benzínových vozidel, které nesplňují normy EURO, převažuje fenantren, který tvoří okolo 50 %, naftalen zde tvoří méně než 10%. Porovnáním emisních faktorů PAHs z různých zdrojů zjistíme, že nejsou výrazné rozdíly mezi novějšími a staršími vozidly jako u VOC, nebo PAHs nejsou limitovány žádným předpisem. Vychází tedy značný nárůst těchto emisí, který koresponduje s růstem spotřeby benzínu a nafty a přepravních výkonů silniční individuální a silniční nákladní dopravy.
Tabulka 3. Celkové emise PCDDs v ČR (mg)
| Druh dopravy | Rok | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1990 | 1991 | 1992 | 1993 | 1994 | 1995 | 1996 | 1997 | 1998 | 1999 | 2000 | 2001 | |
| ID | 168,5 | 147,2 | 179,9 | 195,1 | 214,9 | 209,6 | 219,9 | 211,2 | 178,1 | 163,6 | 123,2 | 97,3 |
| SOD | 5,1 | 3,8 | 3,5 | 2,9 | 2,4 | 2,8 | 2,8 | 2,5 | 3,7 | 3,5 | 4,0 | 4,5 |
| SND | 13,7 | 13,4 | 17,5 | 17,9 | 29,0 | 32,9 | 38,1 | 45,8 | 37,0 | 43,1 | 46,1 | 48,1 |
| MHD | 2,1 | 1,6 | 1,7 | 1,5 | 1,3 | 1,7 | 2,0 | 2,0 | 2,1 | 2,0 | 2,2 | 2,4 |
| ŽD | 5,6 | 4,0 | 3,7 | 2,4 | 2,0 | 2,9 | 3,1 | 2,5 | 2,6 | 2,3 | 2,0 | 2,3 |
| VD | 0,5 | 0,4 | 0,4 | 0,3 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,2 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,2 |
| Celkem | 195,5 | 170,5 | 206,7 | 220,2 | 250,0 | 250,2 | 266,4 | 264,2 | 223,8 | 214,8 | 177,8 | 154,8 |
Tabulka 4. Celkové emise PCDFs v ČR (mg)
| Druh dopravy | Rok | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1990 | 1991 | 1992 | 1993 | 1994 | 1995 | 1996 | 1997 | 1998 | 1999 | 2000 | 2001 | |
| ID | 348,4 | 304,4 | 372,0 | 403,2 | 444,4 | 433,3 | 454,6 | 436,6 | 368,2 | 338,0 | 254,6 | 201,1 |
| SOD | 5,7 | 4,3 | 4,0 | 3,4 | 2,9 | 3,4 | 3,3 | 2,9 | 4,2 | 4,1 | 4,6 | 5,1 |
| SND | 23,2 | 23,5 | 31,4 | 32,8 | 54,7 | 61,3 | 69,9 | 84,5 | 67,6 | 80,0 | 84,8 | 88,8 |
| MHD | 2,1 | 1,6 | 1,7 | 1,5 | 1,3 | 1,7 | 2,0 | 2,0 | 2,1 | 2,0 | 2,2 | 2,4 |
| ŽD r. | 5,6 | 4,0 | 3,7 | 2,4 | 2,0 | 2,9 | 3,1 | 2,5 | 2,6 | 2,3 | 2,0 | 2,3 |
| VD | 0,5 | 0,4 | 0,4 | 0,3 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,2 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,2 |
| Celkem | 385,5 | 338,2 | 413,2 | 443,7 | 505,6 | 502,9 | 533,4 | 528,9 | 445,0 | 426,7 | 348,5 | 299,8 |
Emise PCDDs a PCDFs z dopravy se pohybují celkově řádově v miligramech. Nejvíce jsou produkovány staršími vozidly, nesplňující normy EURO 1 - 3. Sestupný trend v produkci těchto emisí dopravou je dán obměnou vozového parku především v individuální dopravě. Z databáze emisních faktorů COPERT není však možno vyčíst jsou-li tyto emise u starších vozidel vázány na tzv. halogenové vynašeče, nebo vznikají-li ze stopových obsahů chlóru v benzínu. Emisní faktory PCDDs a PCDFs jsou velmi nízké, řádově v pg.km-1, proto je pravděpodobný vznik tohoto minimálního množství i spálením paliv, která neobsahují halogenové vynašeče. Tento předpoklad podporuje i fakt, že součástí databáze jsou i emisní faktory naftových vozidel, kde se halogenové přísady nepoužívaly.
Tabulka 5. Celkové emise PCBs v ČR (mg) - benzínová vozidla
| Druh dopravy | Rok | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1990 | 1991 | 1992 | 1993 | 1994 | 1995 | 1996 | 1997 | 1998 | 1999 | 2000 | 2001 | |
| ID | 143,2 | 125,3 | 154,3 | 169,0 | 190,1 | 192,4 | 212,0 | 218,8 | 204,7 | 224,4 | 216,1 | 222,4 |
| SOD | 0,4 | 0,3 | 0,4 | 0,3 | 0,4 | 0,4 | 0,4 | 0,3 | 0,4 | 0,4 | 0,4 | 0,4 |
| SND | 6,1 | 6,6 | 9,3 | 10,0 | 17,5 | 19,1 | 21,2 | 26,0 | 20,3 | 24,7 | 26,1 | 26,9 |
| MHD | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| ŽD | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| VD | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| Celkem | 149,8 | 132,3 | 163,9 | 179,3 | 208,0 | 211,9 | 233,6 | 245,1 | 225,5 | 249,6 | 242,6 | 249,8 |
Závěr
Emise PAHs a ostatních POPs jsou v dopravě součástí celkových emisí uhlovodíků, omezených příslušnou legislativou. Jednotlivé POPs nejsou nijak limitovány ani standardně měřeny, a to i přes skutečnost, že negativně ovlivňují kvalitu ovzduší a tím i lidské zdraví. Tato problematika je v současné době velmi aktuální, protože v posledním desetiletí došlo k výraznému nárůstu těchto polutantů. Emise POPs u mobilních zdrojů negativně ovlivňuje především vysoké stáří vozového parku v ČR a s tím spojený i jeho technický stav. Je proto nutné zpracování inventury emisí těchto látek, pocházejících ze spalování pohonných hmot a přijmout taková redukční opatření, která povedou k jejich snižování.
Poděkování
Studie byla zpracována v rámci projektu VaV 801/210/109 financovaného Ministerstvem dopravy ČR.
Literatura
Adamec V. (2003): Výzkum zátěže životního prostředí z dopravy. CDV, Brno, 200 s.
Dufek J., V. Adamec (2002a): Databáze emisních faktorů používaných v dopravě. CDV, Brno.
Dufek J., Huzlík, J., V. Adamec (2002b): Metodika výpočtů emisí znečišťujících ovzduší pro všechny druhy dopravy. CDV, Brno, 24 s.
Ntziachristos L., Samaras Z. (2000): COPERT III - Computer Programme to Calculate Emissions from Road Transport. Methodology and Emission Factors (Version 2.1). EEA, Copenhagen, Denmark, 84 p.
Kröbl L. (2001): Přehled emisních faktorů silničních motorových vozidel. VÚMV, Praha, 35 s.
Kontakt : adamec@cdv.cz, dufek@cdv.cz, jedlicka@cdv.cz, cholava@cdv.cz
|