Modelowanie dyspersji zanieczyszczeń powietrza w kanionie ulicznym na przykładzie Alei Krasińskiego w Krakowie

• Autorzy: Bogacki M. , Rzeszutek M. , Heba K.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rb.2016.148

Warianty tytułu

EN

Air pollutants dispersion modelling in the street canyon: case study of the Krasinski Alley in Krakow

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono ocenę wpływu na jakość powietrza emisji z transportu drogowego w kanionie ulicznym aleja Krasińskiego w Krakowie ze względu na poziomy stężeń dwutlenku azotu (NO2) oraz pyłu zawieszonego PM10 i PM2.5. Ocenę przeprowadzono na podstawie wyników obliczeń z zastosowaniem modelu OSPM (Operational Street Pollution Model). Wielkość emisji zanieczyszczeń do powietrza z transportu drogowego oszacowano zgodnie z metodyką CORINAIR opracowaną przez Europejską Agencję Ochrony Środowiska. W procesie obliczeniowym wykorzystano dane pochodzące ze stacji meteorologicznej zlokalizowanej w rejonie Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie, a tło zanieczyszczeń pozyskano ze stacji monitoringu jakości powietrza zlokalizowanej przy ul. Bujaka w Krakowie. W pracy zawarto również porównanie wyników modelowania ze stężeniami mierzonymi na stacji monitoringu jakości powietrza zlokalizowanej w kanionie ulicznym alei Krasińskiego. Wyniki analiz potwierdziły znaczącą rolę emisji z transportu drogowego w kształtowaniu wysokich poziomów stężeń NO2 oraz pyłu zawieszonego PM10 i PM2.5 w powietrzu kanionu ulicznego. Stwierdzono, że wpływ transportu drogowego na poziom stężeń NO2, PM10 i PM2.5 w powietrzu zmienia się sezonowo, a największy wpływ obserwowany jest latem. W okresie tym udział emisji z transportu drogowego w kształtowaniu poziomów stężeń NO2, PM10 i PM2.5 w powietrzu w kanionie ulicznym wynosi odpowiednio 62, 35 i 31%.

EN

The paper presents an impact assessment of the road transport emission on air quality in the street canyon within the Krasinski alley in Krakow with particulate matter (PM10 and PM2,5) and nitrogen dioxide (NO2) concentration levels taken into consideration. The assessment was based on the results of mathematical modelling using the OSPM model (Operational Street Pollution Model). The emissions of air pollutants from road transport were estimated accordingly to the CORINAIR methodology developed by the European Environment Agency, For the calculation process the meteorological data were derived from the station located in the region of AGH University of Science and Technology in Krakow and the background pollution data were obtained from the air quality measurement station at the Bujaka street in Krakow. Additionally, the paper presents a comparison between modelling results and measured concentrations from air quality monitoring station located in the street canyon within the Krasinski alley. The results obtained confirmed a significant role of the road transport emission in air quality within the street canyon area and an association with the occurrence of excessive NO2 and particulate matter (PM10 and PM2,5) concentrations in the air. It was found that the impact of road transport on the concentration levels of NO2, PM10 and PM2.5 in the air varies seasonally with the biggest influence observed in the summer. During this period, the road transport emission is shaping NO2, PM10 and PM2.5 concentration levels in the street canyon in 62, 35 and 31%, respectively.

Słowa kluczowe

PL

emisja; transport drogowy; ocena; wpływ; jakość powietrza; kanion uliczny; modelowanie; dyspersja; zanieczyszczenie powietrza; model OSPM

EN

emission; road transport; air quality; impact assessment; street canyon; air pollutant; dispersion modeling; OSPM model

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2016
• Tom: z. 63, nr 2/II
• Strony: 21--38
• Opis fizyczny: Bibliogr. 37 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Bogacki M.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska, Katedra Kształtowania i Ochrony Środowiska, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, tel. + 48 12 6174503

autor

Rzeszutek M.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza

autor

Heba K.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza

Bibliografia

• [1] Wojewódzki Inspektorat Ochrony Środowiska w Krakowie (WIOŚ).: Pięcioletnia ocena jakości powietrza pod kątem jego zanieczyszczenia: SO2, NO2, NOx, CO, benzenem, O3, pyłem PM10, pyłem PM2,5 oraz As, Cd, Ni, Pb i B(a)P w województwie małopolskim uwzględniająca wymogi dyrektyw: 2008/50/WE i 2004/107/WE oraz decyzji 201. Kraków 2014. http://www.krakow.pios.gov.pl/publikacje/2014/5letnia_ocena_jakosci_powietrza_2013.pdf {dostęp: 20.04.2016 r.}.
• [2] Główny Inspektor Ochrony Środowiska (GIOŚ): Bank danych pomiarowych jakości powietrza, http://powietrze.gios.gov.pl/pjp/home {dostęp: 10.04.2016 r.}.
• [3] European Environment Agency (EEA): Air quality in Europe - 2015 report, Luxembourg: Publications Office of the European Union 2015. http://www.eea.europa.eu/publications/air-quality-in-europe-2015 {dostęp:26.04.2016 r.}.
• [4] Lo K.W., Ngan K.: Characterising the pollutant ventilation characteristics of street canyons using the tracer age and age spectrum, Atmospheric Environment, vol. 122, 2015, pp. 611-621.
• [5] Oleniacz R., Bogacki M., Rzeszutek M., Kot A.: Meteorologiczne determinanty jakości powietrza w Krakowie, (w:) Ochrona powietrza w teorii i praktyce, praca zbiorowa pod red. J. Konieczyński, Instytut Podstaw Inżynierii Środowiska PAN, Zabrze 2014, s. 163-178.
• [6] Wagner P., Schäfer K.: Influence of mixing layer height on air pollutant concentrations in an urban street canyon, Urban Climate, vol. XX, 2015, pp. 1-13, http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2212095515300328 {dostęp: 26.04.2016 r.}.
• [7] Elminir H.K.: Dependence of urban air pollutants on meteorology, Science of the Total Environment, vol. 350, 2005, pp. 225-37.
• [8] Tong N.Y.O., Leung D.Y.C.: Effects of building aspect ratio, diurnal heating scenario, and wind speed on reactive pollutant dispersion in urban street canyons, Journal of Environmental Sciences (China), vol. 24, no. 12, 2012, pp. 2091-2103.
• [9] Holmes N.S., Morawska L.: A review of dispersion modelling and its application to the dispersion of particles: An overview of different dispersion models available, Atmospheric Environment, vol. 40, 2006, pp. 5902-5928.
• [10] Vardoulakis S., Fisher B.E., Pericleous K., Gonzalez-Flesca N.: Modelling air quality in street canyons: A review, Atmospheric Environment, vol. 37, 2003, pp. 155-182.
• [11] Tominaga Y., Stathopoulos T.: CFD modeling of pollution dispersion in a street canyon: Comparison between LES and RANS, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, vol. 99, 2011, pp. 340-348.
• [12] Murena F., Favale G., Vardoulakis S., Solazzo E.: Modelling dispersion of traffic pollution in a deep street canyon: Application of CFD and operational models, Atmospheric Environment, vol. 43, 2009, pp. 2303-2311.
• [13] Rzeszutek M., Kasietczuk M., Bogacki M.: Impact assessment of road transport on air quality in the selected area of Krakow, Logistyka, nr 4, 2014, s. 4864-4873.
• [14] Méline J., Wicherek S., Julien-Laferrière B., Oudinet J.: Assessment of exposure to air pollution from road traffic: use of air dispersion model CALINE4 at a fine scale in Cracow, Prace Geograficzne, vol. 127, 2011, pp. 87-113.
• [15] Oudinet J.P., Méline J., Obtulowicz K., Wicherek S., Piotrowicz K., Julien-Laferrière B.: Assessment of interactions between quality of urban landscape and human health , the case study in a Central European city, The Problems of Landscape Ecology, vol. 30, 2011, pp. 279-292.
• [16] Benson P.E.: CALINE4-a Dispersion Model for Predicting Air Pollution Concentration Near Roadways, Report no. FHWA/CA/TL-84/15,California Department of Transportation, Sacramento 1989, http://www.dot.ca.gov/research/researchre ports/1981-1988/84-15.pdf {dostęp: 26.04.2016 r.}.
• [17] Gualtieri G.: A street canyon model intercomparison in Florence, Italy, Water, Air, & Soil Pollution, vol. 212, 2010, pp. 461-482.
• [18] Heist D.K., Isakov V., Perry S.G., Snyder M.G., Venkatram A., Hood C., et al.: Estimating near-road pollutant dispersion: A model inter-comparison, Transportation Research Part D: Transport and Environment, vol. 25, 2013, pp. 93-105.
• [19] Berkowicz R.: OSPM - a parameterised street pollution model, Environmental Monitoring and Assessment, vol. 65, 2000, pp. 323-31.
• [20] Berkowicz R., Ketzel M., Jensen S.S., Hvidberg M., Raaschou-Nielsen O.: Evaluation and application of OSPM for traffic pollution assessment for a large number of street locations, Environmental Modelling and Software, vol. 23, 2008, pp. 296-303.
• [21] Ketzel M., Berkowicz R., Lohmeyer A.: Comparison of numerical street dispersion models with results from wind tunnel and field measurements, Environmental Modelling and Software, vol. 65, 2000, pp. 363-370.
• [22] Elbir T., Kara M., Bayram A., Altiok H., Dumanoglu Y.: Comparison of predicted and observed PM10 concentrations in several urban street canyons Air Quality, Atmosphere and Health, vol. 4, 2011, pp. 121-131.
• [23] Vardoulakis S., Valiantis M., Milner J., ApSimon H.: Operational air pollution modelling in the UK-Street canyon applications and challenges, Atmospheric Environment, vol. 41, 2007, pp. 4622-4637.
• [24] Bogacki M, Kot A, Rzeszutek M. Model of averaging traffic flow variability profiles based on the examples of selected streets in Krakow, Logistyka, vol. 4 2015, pp. 8694-8702.
• [25] Główny Urząd Statystyczny (GUS): Bank Danych Lokalnych, https://bdl.stat.gov.pl/BDL/start {dostęp: 26.04.2016 r.}.
• [26] European Environment Agency (EEA). EMEP/EEA air pollutant emission inventory guidebook 2013, Technical guidance to prepare national emission inventories. Luxembourg: Publications Office of the European Union 2013, http://www.eea.europa.eu/publications/emep-eea-guidebook-2013 {dostęp: 26.04.2016 r.}.
• [27] Scire J.S., Robe F.R., Fernau M.E., Yamartino RJ.: A user’s guide for the CALMET meteorological model (Version 5). Earth Tech, Inc. Concord, MA 2000, http://www.src.com/calpuff/download/CALMET_UsersGuide.pdf {dostęp: 26.04.2016 r.}.
• [28] Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 24 sierpnia 2012 r. w sprawie poziomów niektórych substancji w powietrzu, Dz.U. 2013 poz. 1031.
• [29] U.S. EPA: AP 42, Fifth Edition, Compilation of Air Pollutant Emission Factors. Section 13.2.1, Paved Roads. EPA contract No. 68-D0-0123, Work Assignment no. 44, 2011, https://www3.epa.gov/ttn/chief/ap42/ch13/final/c13s01.pdf {dostęp: 26.04.2016 r.}.
• [30] Rogula-Kozłowska W., Rogula-Kopiec P., Klejnowski K., Błaszczyk J.: Wpływ emisji komunikacyjnej na stężenie dwóch form węgla i rozkład ich masy względem wielkości cząstek w aerozolu atmosferycznym obszaru miejskiego, Rocznik Ochrony Środowiska, vol. 15, 2013, pp. 1623-1644.
• [31] Kozielska B., Rogula-Kozłowska W., Pastuszka J.S.: Wpływ ruchu drogowego na stężenia PM2,5, PM10 i WWA w warunkach wysokiej i niskiej emisji komunalnej, (w:) Polska Inżynieria Środowiska pięć lat po wstąpieniu do Unii Europejskiej, praca zbiorowa pod red. J. Ozonka, M. Pawłowskiej, Monografie Komitetu Inżynierii Środowiska PAN, vol. 58, tom 1, 2009, s. 129-37.
• [32] Mancilla Y., Mendoza A.: A tunnel study to characterize PM2.5 emissions from gasoline-powered vehicles in Monterrey, Mexico, Atmospheric Environment, vol. 59, 2012, pp. 449-460.
• [33] Weber S., Kordowski K., Kuttler W.: Variability of particle number concentration and particle size dynamics in an urban street canyon under different meteorological conditions, Science of the Total Environment, vol. 449, 2013, pp. 102-114.
• [34] Wehner B., Birmili W., Gnauk T., Wiedensohler A.: Particle number size distributions in a street canyon and their transformation into the urban background: Measurements and a simple model study, Atmospheric Environment, vol. 36, 2002, pp. 2215-2223.
• [35] Chłopek Z, Suchocka K. Zagrożenia dla zdrowia ludzi i ich środowiska przez cząsteczki stałe w okolicach tras komunikacyjnych, Archiwum Motoryzacji, tom 63, nr 1, 2010, s. 109-129.
• [36] Imhof D., Weingartner E., Prévôt A.S.H., Ordóñez C., Kurtenbach R., Wiesen P., et al.: Aerosol and NOx emission factors and submicron particle number size distributions in two road tunnels with different traffic regimes, Atmospheric Chemistry and Physics Discussions, vol. 5, 2005, pp. 5127-5166.
• [37] Baldauf R., Thoma E., Hays M., Shores R., Kinsey J., Gullett B., et al.: Traffic and meteorological impacts on near-road air quality: summary of methods and trends from the Raleigh Near-Road Study, Journal of the Air & Waste Management Association, vol. 58, no. 7, 2008, pp. 865-578.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.