Suitability Analysis of New Air Quality Monitoring Stations in Krakow as Related to Assessment of Spatial and Temporal Variability of PM10 Concentrations

• Autorzy: Gorzelnik Tomasz , Oleniacz Robert

Identyfikatory

DOI

10.7494/geom.2019.13.2.31

Warianty tytułu

PL

Analiza przydatności nowych stacji monitoringu jakości powietrza w Krakowie w ocenie przestrzennego i czasowego zróżnicowania stężeń pyłu zawieszonego PM10

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The exceedance of air quality standards in urban agglomerations leads local communities to take actions that aim to improve aerosanitary conditions. For these actions to be efficient, it is essential to regularly collect accurate quantitative data that is able to characterize the degree of ambient air pollution. In order to achieve this objective, air quality monitoring systems are constantly being extended. In this paper, the usefulness of newly established air quality measuring stations in Krakow was examined. The assessment was carried out using statistical methods on the basis of the spatial and temporal variability of particulate matter (PM10) air concentrations over the period of 2016–2017. In the analysis, meteorological data (wind directions) were applied. The main part of this assessment was a pairwise comparison of the PM10 concentrations measured at particular stations. The differences between the average values and the Pearson correlation coefficient were considered. In order to verify the statistical significance of the obtained results, the t-Student test was conducted. The greatest absolute differences between the measured values occurred during the autumn-winter period (heating season). Notwithstanding the foregoing, a high variability was also observed among the traffic stations.

PL

Przekroczenia norm jakości powietrza w aglomeracjach miejskich skłaniają lokalne społeczności do podejmowania działań mających na celu poprawę warunków aerosanitarnych. Aby wspomniane działania były skuteczne, bardzo istotne jest regularne zbieranie dokładnych danych ilościowych opisujących stopień zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego. Utworzony w tym celu system monitoringu jakości powietrza jest stale rozbudowywany. W niniejszej pracy podjęto się zbadania użyteczności nowo utworzonych stacji pomiarowych w Krakowie. Ocena dokonana została metodami statystycznymi, na podstawie przestrzennego oraz czasowego zróżnicowania stężeń pyłu zawieszonego PM10 w latach 2016 i 2017. W analizach posłużono się ponadto danymi o kierunkach wiatru. Istotą oceny było porównanie parami stacji pod względem mierzonych tam stężeń pyłu PM10, różnic ich wartości średnich i wartości współczynnika korelacji liniowej Pearsona. W celu sprawdzenia istotności wyników przeprowadzony został test t-Studenta. Największe różnice bezwzględne pomiędzy analizowanymi wynikami zaobserwowane zostały w okresie jesienno- -zimowym (sezon grzewczy). Niezależnie od powyższego, duże zróżnicowanie wystąpiło także pomiędzy stacjami typu komunikacyjnego.

Słowa kluczowe

EN

air pollution; suspended particulate matter; monitoring network optimization; statistical analysis

PL

zanieczyszczenie powietrza; pył zawieszony; optymalizacja sieci monitoringu,; analizy statystyczne

• Wydawca: AGH University of Science and Technology Press
• Czasopismo: Geomatics and Environmental Engineering
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 13, no. 2
• Strony: 31--45
• Opis fizyczny: Bibliogr. 33 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Gorzelnik Tomasz

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mining Surveying and Environmental Engineering, Department of Environmental Management and Protection, Krakow

autor

Oleniacz Robert

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mining Surveying and Environmental Engineering, Department of Environmental Management and Protection, Krakow, Poland

Bibliografia

• [1] Czernecki B., Półrolniczak M., Kolendowicz L., Marosz M., Kendzierski S., Pilguj N.: Influence of the atmospheric conditions on PM10 concentrations in Poznań, Poland. Journal of Atmospheric Chemistry, vol. 74, no. 1, 2017, pp. 115–139.
• [2] Juda-Rezler K., Toczko B. (red.): Pyły drobne w atmosferze: kompendium wiedzy o zanieczyszczeniu powietrza pyłem zawieszonym w Polsce. Biblioteka Monitoringu Środowiska, Główny Inspektorat Ochrony Środowiska, Warszawa 2016.
• [3] Lewandowska A.U., Falkowska L.M.: High concentration episodes of PM10 in the air over the urbanized coastal zone of the Baltic Sea (Gdynia – Poland). Atmospheric Research, vol. 120–121, 2013, pp. 55–67.
• [4] Ośródka L., Krajny E., Klejnowski K., Rogula-Kozłowska W., Błaszczyk J., Kobus D., Wypych A.: Indeks jakości powietrza jako miara zanieczyszczenia powietrza w Polsce. Nauka Przyroda Technologie, t. 5, nr 4, 2011, pp. 1–11.
• [5] Sówka I., Fortuna M., Zwoździak A., Rybak J., Skrętowicz M., Kwiecińska K.: Analiza stężeń pyłów drobnych w wybranych punktach Wrocławia. [in:] Traczewska T.M. (red.), Interdyscyplinarne zagadnienia w inżynierii i ochronie środowiska: praca zbiorowa. 2, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2012, pp. 451–457.
• [6] Badyda A., Gayer A., Czechowski P.O., Majewski G., Dąbrowiecki P.: Pulmonary Function and Incidence of Selected Respiratory Diseases Depending on the Exposure to Ambient PM10. International Journal of Molecular Sciences, vol. 17, no. 11, 2016, pp. 1954–1965.
• [7] Cembrzyńska J., Krakowiak E., Brewczyński P.Z.: Zanieczyszczenie powietrza pyłem zawieszonym PM10 oraz PM2,5 w warunkach silnej antropopresji na przykładzie miasta Sosnowiec. Medycyna Środowiskowa, t. 15, nr 4, 2012, pp. 31–38.
• [8] Gruszecka-Kosowska A.: Assessment of the Kraków inhabitants’ health risk caused by the exposure to inhalation of outdoor air contaminants. Stochastic Environmental Research and Risk Assessment, vol. 32, issue 2, 2016, pp. 485–499.
• [9] Holnicki P., Tainio M., Kałuszko A., Nahorski Z.: Burden of Mortality and Disease Attributable to Multiple Air Pollutants in Warsaw, Poland. International Journal of Environmental Research and Public Health, vol. 14, no. 1359, 2017, pp. 1359–1372.
• [10] Samek L., Furman L., Mikrut M., Regiel-Futyra A., Macyk W., Stochel G., van Eldik R.: Chemical composition of submicron and fine particulate matter collected in Krakow, Poland. Consequences for the APARIC project. Chemosphere, vol. 187, 2017, pp. 430–439.
• [11] Talbi A., Kerchich Y., Kerbachi R., Boughedaoui M.: Assessment of annual air pollution levels with PM1, PM2.5, PM10 and associated heavy metals in Algiers, Algeria. Environmental Pollution, vol. 232, 2018, pp. 252–263.
• [12] West J.J., Cohen A., Dentener F., Brunekreef B., Zhu T., Armstrong B., Bell M.L., Brauer M., Carmichael G., Costa D.L., Dockery D.W., Kleeman M., Krzyzanowski M., Künzli N., Liousse C., Lung S.C., Martin R.V., Pöschl U., Pope C., Roberts J.M., Russell A.G., Wiedinmyer C.: What We Breathe Impacts Our Health: Improving Understanding of the Link between Air Pollution and Health. Environmental Science & Technology, vol. 50, no. 10, 2016, pp. 4895–4904.
• [13] Oleniacz R., Bogacki M., Rzeszutek M., Kot A.: Meteorologiczne determinanty jakości powietrza w Krakowie. [in:] Konieczyński J. (red.), Ochrona powietrza w teorii i praktyce. T. 2, Instytut Podstaw Inżynierii Środowiska Polskiej Akademii Nauk, Zabrze 2014, pp. 163–178.
• [14] Oleniacz R., Bogacki M., Szulecka A., Rzeszutek M., Mazur M.: Assessing the impact of wind speed and mixing-layer height on air quality in Krakow (Poland) in the years 2014–2015. Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury – Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture, z. 33, nr 63 (2/II/16), 2016, pp. 315–342.
• [15] Majewski G., Przewoźniczuk W., Kleniewska M., Rozbicka K.: Analiza zmienności wybranych zanieczyszczeń powietrza w zależności od opadów atmosferycznych w rejonie Ursynowa. Acta Agrophysica, vol. 13, nr 2, 2009, pp. 419–434.
• [16] Žibert J., Pražnikar J.: Cluster analysis of particulate matter (PM10) and black carbon (BC) concentrations. Atmospheric Environment, vol. 57, 2012, pp. 1–12.
• [17] Czarnecka M., Nidzgorska-Lencewicz J.: The impact of thermal inversion on the variability of PM10 concentration in winter seasons in Tricity. Environment Protection Engineering, vol. 43, nr 2, 2017, pp. 157–172.
• [18] Majewski G.: Zanieczyszczenie powietrza pyłem zawieszonym PM10 na Ursynowie i jego związek z warunkami meteorologicznymi. Przegląd Naukowy Inżynieria i Kształtowanie Środowiska, t. 1, nr 31, 2005, pp. 210–223.
• [19] Bajorek-Zydroń K., Wężyk P.: Atlas pokrycia terenu i przewietrzania Krakowa. Urząd Miasta Krakowa, Kraków 2016.
• [20] Halecki W.: Parki rzeczne – jako forma ochrony powietrza w Miejskiej Wyspie Ciepła. Wszechświat, t. 118, nr 4–6, 2017, pp. 133–139.
• [21] Wojewódzki Inspektorat Ochrony Środowiska w Krakowie: System monitoringu jakości powietrza [Voivodeship Inspectorate of Environmental Protection in Krakow: Air quality monitoring system]. [on-line:] http://monitoring.krakow.pios.gov.pl [access: 01.02.2018].
• [22] Ćwiek K., Majewski G.: Wpływ elementów meteorologicznych na kształtowanie się stężeń zanieczyszczeń powietrza na przykładzie Krakowa. Przegląd Naukowy. Inżynieria i Kształtowanie Środowiska, t. 24, nr 1 (67), 2015, pp. 54–66.
• [23] Rawicki K.: Variability of particulate matter concentrations in Poland in the winter 2012/2013. Folia Pomeranae Universitatis Technologiae Stetinensis. Agricultura, Alimentaria, Piscaria et Zootechica, t. 31, nr 312, 2014, pp. 143–152.
• [24] Projekt LIFE-IP MALOPOLSKA: Portal Małopolska w Zdrowej Atmosferze – Uchwała antysmogowa [The LIFE-IP project MALOPOLSKA: Małopolska in a Healthy Atmosphere Portal – Anti-smog resolution] [on-line:] https://powietrze.malopolska.pl/antysmogowa/ [access: 01.02.2018].
• [25] Gulia S., Shiva Nagendra S. M., Khare M., Khanna I.: Urban air quality management – A review. Atmospheric Pollution Research, vol. 6, no. 2, 2015, pp. 286–304.
• [26] Szulecka A., Mazur M.: Application of the Statistical Error and Quantitative Performance Measures in the Evaluation Process of Short-Term Air Quality Forecasts for Krakow (Poland). Geomatics and Environmental Engineering, vol. 10, no. 3, 2016, pp. 87–99.
• [27] Szulecka A., Oleniacz R., Rzeszutek M.: Functionality of openair package in air pollution assessment and modeling – a case study of Krakow. Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych – Environmental Protection and Natural Resources, vol. 28, no. 2(72), 2017, pp. 22–27.
• [28] Directive 2008/50/EC of the European Parliament and of the Council of 21 May 2008 on ambient air quality and cleaner air for Europe. OJ L 152, 11.6.2008.
• [29] Chlebowska-Styś A., Sówka I.: Trendy zmian stężenia pyłów zawieszonych (PM10 i PM2,5) oraz benzo(a)pirenu na przykładzie wybranych miast Wielkopolski. [in:] Kaźmierczak B., Kotowski A., Piekarska K. (red.), Interdyscyplinarne zagadnienia w inżynierii i ochronie środowiska: praca zbiorowa. 6, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2015, pp. 40–53.
• [30] Rozbicka K., Michalak M.: Charakterystyka stężeń wybranych zanieczyszczeń powietrza na obszarze Warszawy (Poland). Przegląd Naukowy. Inżynieria i Kształtowanie Środowiska, t. 24, nr 2 (68), 2015, pp. 193–206.
• [31] Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej, Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie: Serwis Meteo [Faculty of Physics and Applied Computer Science, AGH UST: Meteorological Service]. [on-line:] http://meteo.ftj.agh.edu.pl/meteo [access: 01.02.2018].
• [32] Główny Inspektorat Ochrony Środowiska: Portal Jakości Powietrza [Chief Inspectorate for Environmental Protection: Air Quality Portal]. [on-line:] http://powietrze.gios.gov.pl/pjp/archives [access: 01.02.2018].
• [33] Carslaw D.C., Ropkins K.: openair – An R package for air quality data analysis. Environmental Modelling & Software, vol. 27–28, 2012, pp. 52–61.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).