Circulation Conditions Determining High PM10 Concentrations in the Sącz Basin (Poland)

• Autorzy: Dacewicz Ewa , Kopcińska Joanna , Skowera Barbara , Węgrzyn Alicja , Wojkowski Jakub , Ziernicka-Wojtaszek Agnieszka , Zuśka Zbigniew

Warianty tytułu

PL

Cyrkulacyjne uwarunkowania występowania wysokich stężeń pyłu PM10 w Kotlinie Sądeckiej (Poland)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the study was to investigate the level of atmospheric particulate matter in the Sącz Basin depending on circulation conditions. The study used average daily PM₁₀ concentrations measured from December 2006 to November 2016 at the air monitoring reference station in Nowy Sącz, belonging to the Regional Inspectorate for Environmental Protection in Krakow. A calendar of circulation types for southern Poland was used as well. The collected data on average daily PM₁₀ concentrations were used to calculate seasonal mean values for spring, summer, autumn and winter for the period from December 2006 to November 2016. Based on the limit value for 24-hour average PM₁₀ concentration (50 µg∙m^-3), the frequency of its exceedances (%) was calculated in the analysed time intervals, as well as the frequency of exceedances of the information level (200 µg∙m^-3) and alarm level (300 µg∙m^-3). Then, particulate concentrations were analysed with respect to types of synoptic conditions. For this purpose, average PM₁₀ concentrations in different types of synoptic conditions and the frequency of these types in each season were calculated. In the decade from 2006 to 2016, the highest PM₁₀ concentrations in Nowy Sącz were observed in the winter and the lowest in the summer. The average daily PM₁₀ concentration was 85 µg∙m^-3 for winter, 45 µg∙m^-3 for spring, 25 µg∙m^-3 for summer, and 49 µg∙m^-3 for autumn. The most days in which the acceptable PM₁₀ values were exceeded were recorded in December, January and February (66.7-69.5%). The acceptable, information and alarm levels were most frequently exceeded in 2009, 2010 and 2012, and in February 2012 the information level was exceeded on as many as 30% of days. The research showed a relationship between the PM₁₀ level and the type of accompanying atmospheric circulation. The highest exceedances of the acceptable values were nearly always observed in certain characteristic circulation conditions. Irrespective of the season, the highest PM₁₀ concentrations were found in anticyclonic non-directional types (Ka and Ca) and in the case of advections of air masses from the southern sector (SEa, Sa and SWa). The highest PM₁₀ concentrations were observed in winter, on average 128 µg∙m^-3for Ka, 115 µg∙m^-3 for SEa and 109 µg∙m^-3 for SWa. Lower concentrations accompanied low-pressure systems. In cyclonic conditions, the highest concentrations of particulate matter exceeding the acceptable level were recorded especially in autumn and winter. They were mainly associated with non-directional types (Bc, Cc and X).

PL

Celem pracy było zbadanie poziomu stopnia zapylenia powietrza atmosferycznego w Kotlinie Sądeckiej w zależności od uwarunkowań cyrkulacyjnych. W badaniach wykorzystano średnie dobowe stężenia pyłu zawieszonego PM₁₀ pomierzone w okresie od grudnia 2006 roku do listopada 2016 roku na stacji referencyjnej monitoringu powietrza w Nowym Sączu należącej do Wojewódzkiego Inspektoratu Ochrony Środowiska w Krakowie. Wykorzystano również kalendarz typów cyrkulacji dla obszaru Polski Południowej. Zebrane dane o średnim dobowym stężeniu pyłu PM₁₀ posłużyły do obliczeń wartości średnich sezonowych dla wiosny, lata, jesieni i zimy za okres od grudnia 2006 roku do listopada 2016 roku. Na podstawie dopuszczalnej wartości średniego dobowego (24-godzinnego) stężenia pyłu PM₁₀ (50 µg∙m^-3) obliczono w analizowanych przedziałach czasowych częstość jego przekroczeń (%), a także częstość przekroczeń poziomu informowania (200 µg∙m^-3) i poziomu alarmowego (300 µg∙m^-3). Następnie stężenia pyłu przeanalizowano na tle sytuacji synoptycznych. W tym celu obliczono średnie wartości stężeń pyłu PM₁₀ w poszczególnych typach sytuacji synoptycznych oraz częstości występowania tych typów w analizowanych sezonach kalendarzowych. W badanym dziesięcioleciu 2006-2016 najwyższe wartości stężeń pyłu PM₁₀ obserwowano w Nowym Sączu w sezonie zimowym, a najniższe latem. Średnie dobowe stężenie pyłu PM₁₀ wyniosło dla sezonu zimowego 85 µg∙^-3, wiosennego 45 µg∙m^-3, letniego 25 µg∙m^-3, a jesiennego 49 µg∙m^-3. Najwięcej dni, w których wystąpiło przekroczenie wartości dopuszczalnych pyłu PM₁₀ zanotowano w grudniu, styczniu i lutym (66,7-69,5%). Przekroczenia poziomów dopuszczalnych, informowania i alarmowych najczęściej obserwowano w latach 2009, 2010 i 2012, a w lutym 2012 roku aż w 30% dni przekroczone były poziomy informowania. Przeprowadzone badania wykazały zależność pomiędzy stopniem zapylenia pyłem PM₁₀ a występującym typem cyrkulacji atmosferycznej. Najwyższe przekroczenia wartości dopuszczalnych prawie zawsze były obserwowane tylko w pewnych charakterystycznych warunkach cyrkulacyjnych. Niezależnie od pory roku, najwyższe poziomy stężeń pyłu PM₁₀ stwierdzono w sytuacjach antycyklonalnych bezadwekcyjnych (Ka i Ca) oraz przy adwekcjach mas powietrza z sektora południowego (SEa, Sa i SWa). W sezonach zimowych obserwowano najwyższe wartości stężeń PM₁₀, średnio 128 µg∙m^-3 dla Ka, 115 µg∙^-3 -dla SEa i 109 µg∙^-3 dla SWa. Niższe stężenia towarzyszyły pogodzie niżowej. Podczas pogody cyklonalnej najwyższe zarejestrowane stężenia pyłu przekraczające dopuszczalny poziom, występowały szczególnie jesienią i zimą. Były one związane przede wszystkim z sytuacjami bezadwekcyjnymi (Bc, Cc, i X).

Słowa kluczowe

EN

PM10; level of particulate matter; types of atmospheric circulation; Sącz Basin

PL

PM10; stopień zapylenia; typy cyrkulacji atmosferycznej; Kotlina Sądecka

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2019
• Tom: Tom 21, cz. 1
• Strony: 264--280
• Opis fizyczny: Bibliogr. 36 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Dacewicz Ewa

• University of Agriculture in Krakow, Poland

autor

Kopcińska Joanna

• University of Agriculture in Krakow, Poland

autor

Skowera Barbara

• University of Agriculture in Krakow, Poland

autor

Węgrzyn Alicja

• University of Life Sciences in Lublin, Poland

autor

Wojkowski Jakub

• University of Agriculture in Krakow, Poland

autor

Ziernicka-Wojtaszek Agnieszka

• University of Agriculture in Krakow, Poland

autor

Zuśka Zbigniew

• University of Agriculture in Krakow, Poland

Bibliografia

• 1. Adamek, A., Ziernicka-Wojtaszek, A. (2017). Variability of particulate matter PM10 concentration in Sosnowiec, Poland, depending on type of atmospheric circulation. Applied Ecology and Environmental Research, 15(4), 1803-1813.
• 2. Bokwa, A., (2012). Zanieczyszczenie powietrza pyłem zawieszonym PM10 a sytuacje synoptyczne i warunki termiczne w Krakowie. W: Zuzanna Bielec-Bąkowska, Ewa Łupikasza, Artur Widawski (red.) Rola cyrkulacji atmosferycznej w kształtowaniu klimatu. Sosnowiec: Wydział Nauk o Ziemi Uniwersytetu Śląskiego, 275-286.
• 3. Czarnecka, M., Nidzgorska-Lencewicz, R. (2017). The impact of thermal inversion on variability of PM10 concentration in winter seasons in tricity. Environment Protection Engineering, 43(2), 158-172.
• 4. Degórska, A. (2016). Źródła zanieczyszczenia powietrza pyłem. Praca zespołowa pod redakcją K. Judy-Rezler i B. Toczko. Inspekcja Ochrony Środowiska. Pyły drobne w atmosferze. Kompendium wiedzy o zanieczyszczeniu powietrza pyłem zawieszonym w Polsce. Biblioteka Monitoringu Środowiska, 22-25.
• 5. GUS, (2008-2017). Informator statystyczny – Miasto Nowy Sącz
• 6. Hajto, M., Rozwoda, W. (2010). Wykorzystanie danych sonarowych do oceny warunków rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń w warstwie granicznej atmosfery w Krakowie. W:Ochrona powietrza w teorii i praktyce. Instytut Podstaw Inżynierii Środowiska Polskiej Akademii Nauk, Zabrze, 2, 81-92.
• 7. Jacobson, M.Z. (2002) Atmosphereic pollution: History, science and regulation. Cambridge Univ. Press, New York.
• 8. Kalbaczyk, R., Kalbarczyk, E., Raszka, B. (2018). Temporal changes in concentration of PM10 dust in Poznań, middle-west Poland as dependent on meteorological conditions. Applied Ecology and Environmental Research. 16(2),1999-2014.
• 9. Kondracki, J. (2002). Geografia regionalna Polski. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa.
• 10. Kukkonen, J., Pohjola, M., Sokhi, R.S., Luhana, L., Kitwiroon, N., Fragkou, L., Rantamäki, M., Berge, E., Ødegaard, V., Slørdal, L.H., Denby, B., Finardi, S., (2005). Analysis and evaluation of selected local-scale PM10 air pollution episodes in four European cities: Helsinki, London, Milan and Oslo. Atmospheric Environment. 39, 2759-2773.
• 11. Leśniok, M., Małarzewski, Ł., Niedźwiedź, T. (2010). Classification of circulation types for Southern Poland with an application to air pollution concentration in Upper Silesia. Physic and Chemistry of the Earth. 35, 516-522.
• 12. Lorenc, H. (red.) (2005) Atlas klimatu Polski, IMGW, 116. Majewski, G., Rogula-Kozłowska, W., Rozbicka, K., Rogula-Kopiec, P., Mathews, B., Brandyk, A. (2018). Concentration, Chemical Composition and Origin of PM1: Results from the First Long-term Measurement Campaign in Warsaw (Poland). Aerosol and Air Quality Research, 18, 636-654.
• 13. Majewski, G. Przewoźniczuk, W. (2009). Study of Particulate Matter Pollution in Warsaw Area. Polish Journal of Environmental Studies, 18(2), 293-300.
• 14. Majewski, G. Przewoźniczuk, W. (2009). Analiza zmienności wybranych zanieczyszczeń powietrza w zależności od opadów atmosferycznych w rejonie Ursynowa. Acta Agrophysica, 13(2), 419-434.
• 15. Malek, E., Davis, T., Martin, R.S., Silva, P.J. (2006). Meteorological and environmental aspects of one of the worst national air pollution episodes (January, 2004) in Logan, Cache Valley, Utah, USA. Atmospheric Research, 79, 108-122.
• 16. Miczyński, J. (1990). Zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego w warunkach górskich na przykładzie województwa nowosądeckiego. Zeszyty Naukowe AR w Krakowie ser. Rozprawy,134.
• 17. Niedźwiedź, T., Olecki, Z. (1994). Wpływ sytuacji synoptycznych na zanieczyszczenie powietrza w Krakowie. Zeszyty Naukowe UJ, Prace Geograficzne, 96, 55-66.
• 18. Palarz, A., Celiński-Mysław, P. (2017). The effect of temperature inversions on the particulate matter PM10 and sulfur dioxide concentrations in selected basins in the Polish Carpathians. Carpathian Journal of Earth and Environmental Sciences, July, 12(2), 629 - 640.
• 19. Palarz, A. (2014). Zmienność inwersji temperatury powietrza nad Krakowem w świetle warunków cyrkulacyjnych. Prace Geograficzne, 138, 29-43.
• 20. Pascal, M., Corso, M., Chane,l O. Declercq, C., Badaloni, C., Cesaroni, G., Henschel, S., Meister, K., Haluza, D., Martin-Olmedo, P. (2013). Assessing the public health impacts of urban air pollution in 25 European cities: Results of the Aphekomproject. Science of the Total Environment, 449, 390-400.
• 21. Pasela, R., Milik, J., Budzińska, K., Szejniuk, B. (2017). Analiza wyników pomiarów stężeń zanieczyszczenia powietrza pyłem PM10 i PM2,5 na stacji pomiarowej Plac Poznański w Bydgoszczy. Inżynieria Ekologiczna, 18, 240-246.
• 22. Russo, A., Trigo, R.M., Martins, H., Mendes, M. (2014). NO2, PM10 and O3 urban concentrations and its association with circulation weather types in Portugal. Atmospheric Environment, 89, 768-785.
• 23. Skowera, B., Wojkowski, J. (2009). Wpływ sytuacji synoptycznych na temperaturę powietrza w południowej części Wyżyny Krakowsko-Częstochowskiej. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich. PAN Oddział w Krakowie, 5,123-135.
• 24. Tomaszewska, A. (2010). Analiza zależności występowania wysokich stężeń PM10 od typów cyrkulacji Lityńskiego. Ochrona powietrza w teorii i praktyce. Instytut Podstaw Inżynierii Środowiska Polskiej Akademii Nauk, Zabrze, 2, 375-387.
• 25. Walczewski, J. (2009) Niektóre dane o występowaniu całodziennych warstw inwersyjnych w atmosferze Krakowa i uwarunkowania tego zjawiska. Przegląd Geofizyczny, 3-4, 183-191.
• 26. Wang, Y., Ying, Q., Hu, J., Zhang, H.(2014). Spatial and temporal variations of six criteria air pollutants in 31 provincial capital cities in China during 2013-2014. Environment International, 73, 413-422.
• 27. Whiteman, C.D., Hoch, S.W., Horel, J.D., Charland, A. (2014). Relationship between particulate air pollution and meteorological variables in Utah’s Salt Lake Valley. Atmospheric Environment, 94, 742-753.
• 28. Wiszniewski, W. (red). (1971) Atlas klimatyczny Polski. Wiatr. PIH-M Warszawa. 179.
• Internet resources:
• 29. American Meteorological Society, (2014). Glossary of Meteorology, http://glossary. ametsoc.org, (dostęp: 03.2015).
• 30. Niedźwiedź T. (2017). Kalendarz typów cyrkulacji dla obszaru Polski południowej – zbiór komputerowy. Uniwersytet Śląski, Katedra Klimatologii, Sosnowiec,(
• 31. http://klimat.wnoz.us.edu.pl, (dostęp: 06.2018).
• 32. Raport WHO (2017). www.euro.who.int/en/health-topics/...and.../air.../data-and-statistics) Acts and regulations:
• Acts and regulations:
• 33. Dz.U.2012.1031. (2012). Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 24 sierpnia 2012 r. w sprawie poziomów niektórych substancji w powietrzu.
• 34. Europejska Agencja Środowiska, (2010). Środowisko Europy 2010 – Stan i prognozy. Synteza.
• 35. Główny Inspektorat Ochrony Środowiska, (2010) Raport o stanie środowiska w Polsce 2008. Biblioteka Monitoringu Środowiska.
• 36. WHO Regional Office for Europe, (2006) Air quality guidelines. Global update 2005.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).