Modelling of the air pollution with sulphur species in Poland

• Autorzy: Juda-Rezler K.

Warianty tytułu

PL

Modelowanie rozprzestrzeniania się związków siarki na obszarze Polski

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In Poland, emission of sulphur dioxide into the atmosphere is still substantial, resulting in a direct and an indirect threat to human health and the environment. This paper compares current (1999) and past (1992) SOx concentra-tions and sulphur depositions calculated for Poland using a regional-scale numerical dispersion model. Annual mean concentrations of SO2 and as well as total sulphur deposition are calculated for selected years. The results show that air pollution with sulphur species in Poland is decreasing significantly, but at some locations the concentrations and deposition of sulphur are still high. Model results for 1999 have been verified by the data from the National Network for Air Quality Monitoring. In order to evaluate the model per-formance, a comprehensive package of methods was applied. The results of model performance evaluation are presented and discussed. The SO2 concentrations measured and calculated proved to be in a very good agreement. Available measurements show that the model underestimates concentrations but satisfactorily predicts a total sulphur deposition.

PL

Polska jest krajem posiadającym duże pokłady węgla kamiennego i brunat-nego, co powoduje, że choć udział procentowy węgla w strukturze zużycia nośników energii zmalał w ciągu ostatniego dwudziestolecia o około 15%, to energia pierwotna w ponad 60% jest nadal pozyskiwana z paliw stałych. Mimo znacznych redukcji emisji SO2 w ostatnich latach, Polska nadal należy do naj-większych emiterów tego związku w Europie, co stanowi potencjalne zagrożenie dla środowiska i zdrowia ludzkiego. Aby ocenić to zagrożenie, opracowano zintegrowany system modelowania ROSE (Risk of airborne sulphur species to the environment), w którym zastosowano koncepcję jedno zanieczyszczenie - wielość efektów, co pozwala uwzględnić i ocenić wszystkie negatywne skutki oddziaływania związków siarki na środowisko. Jedną z części składowych systemu ROSE jest regionalny, numeryczny model rozprzestrzeniania się związków siarki w atmosferze, POLSOX-II, który zaprezentowano w pracy. Przeprowadzono obliczenia dla dwóch wybranych lat: 1992 i 1999, reprezentujących odpowiednio stan zanieczyszczenia atmosfery w początkowym okresie transformacji ustrojowej oraz stan aktualny. Wyniki modelowania zweryfikowano, porównując je z danymi pomiarowymi. Porównanie przeprowadzono dla średniorocznych stężeń SO2 i oraz całkowitej rocznej depozycji siarki. Wyniki pokazują, że zanieczyszczenie powietrza i ekosystemów w Polsce przez związki siarki znacznie zmalało w analizowanym okresie, lecz w niektórych regionach jest ono nadal duże. Dla stężeń SO2 przeprowadzono kompleksową weryfikację wyników modelowania, korzystając z danych pomiarowych uzyskanych z 53 stacji monitoringu zanieczyszczeń powietrza. Uzyskano bardzo dobrą zgodność wyników modelowania z wartościami pomiarowymi. Dostępne dane pomiarowe wskazują ponadto, że otrzymane wyniki obliczeń depozycji siarki na podłożu są dobrze zbieżne z wynikami pomiarów, niezadowalająca jest natomiast jakość predykcji modelu w odniesieniu do stężeń . Omówiono ten problem.

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
• Czasopismo: Environment Protection Engineering
• Rocznik: 2004
• Tom: Vol. 30, nr 3
• Strony: 53--70
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Juda-Rezler K.

• Institute of Environmental Engineering Systems, Warsaw University of Technology, Nowowiejska 20, 00-653 Warsaw, Poland.,

Bibliografia

• [1] Abert K., Budziński K., Juda-Rezler K., Regional air pollution models for Poland, Ecological Engineering, 1994a, 3, 225-244.
• [2] Abert K., Budziński K., Juda-Rezler K., Influence of the meteorological fields on the annual concentration and deposition of sulphur and nitrogen compounds, Polish Contribution-in-kind to EMEP, 1994b, EMEP/Poland - Rep. 1/94, Warsaw University of Technology, Warsaw, Poland, 32 pp.
• [3] Bartnicki J., A simple filtering procedure for removing negative values from numerical solution of the advection equation. Environmental Software, 1989, 4, 187-207.
• [4] Bartnicki J., An Eulerian model for the long range transport of heavy metals over Europe: model description and preliminary results. Water, Air and Soil Pollution, 1994, 75, 227-235.
• [5] Bartnicki J., Hrehoruk J., Grzybowska A., Mazur A., Regional model for atmospheric transport of heavy metals over Poland, [in:] P. Anttila, J. Kamari and M. Tolvanen (Eds.), Proceedings of the 10th Air Clean World Congress, Espoo, Finland, 1995, pp. 339-350.
• [6] Brandt J., Christensen J.H., Frohn L.M., Palmgren P., Berkowicz R., Zlatev Z., Operational air pollution forecasts from European to local scale. Atmospheric Environment, 2001, 35 (Suppl. 1), S91-S98.
• [7] EMEP, Transboundary acidification, eutrophication and ground level ozone in Europe - Summary Report 2001, EMEP-W Report 1/2001, Oslo, 2001, Norway.
• [8] EMEP, Data; Detailed reports per coimtry; Poland; Emissions split by source sector, Internet, EMEP webside, 2003, http://www.emep.int/areas/sectortab/PL_S02.html.
• [9] Colder D., Relations among stability parameters in the surface layer. Boundary Layer Meteorology, 1972, 3, 47-58.
• [10] Hjellbrekke A.-G., Data report 1999. Acidifying and eutrophying compounds. Part 1. Annual summaries, EMEP/CCC-Report 2/2001, Norwegian Institute for Air Research, Kjeller, Norway.
• [11] lEP, 2001. Air pollution in Poland in 1998-1999 (in Polish), Report of the Inspectorate of Environmental Protection, Warsaw, Poland, 311 pp.
• [12] JudaK., Modelling of the air pollution in the Cracow area. Atmospheric Environment, 1986, 20, 2449-2558.
• [13] Juda-Rezler K., Risk assessment of airborne sulphur species in Poland, [in:] Preprints of the 26th NATO/CCMS International Technical Meeting on Air Pollution Modelling and its Application, Istanbul Technical University, Istanbul, Turkey, 26-30 May, 2003, pp. 10-18.
• [14] Juda-Rezler K., Current sulphur dioxide concentration levels in Poland - model estimates and comparison to observations, [in:] L. Pawłowski, M.R. Dudzińska and A. Pawłowski (Eds), Environmental Engineering Studies. Polish Research on the Way to the EU, Plenum/Kluwer, New York, 2003b, pp. 13-22.
• [15] Juda-Rezler K., Abert K., Description of the POLSOX-1 model. Results from the POLSOX-I model, [in:] H.M Apsimon (Ed.), Emission Abatement Strategies and the Environment (EASE) - Final Report, Imperial College of Science, Technology and Medicine, London, 1997, pp. 381-398.
• [16] Juda-Rezler K., Universal goal function for the Integrated Assessment Models for air pollution (in Polish), Scientific Works of Warsaw University of Technology, Environmental Engineering, Publishing House of the Warsaw University of Technology, 2004, Vol. 41, p. 131.
• [17] Kamiński J.W., Plummer D.A., Neary L., McConnell J.C., Struzewska J., Lobocki L., First application of MC2-AQ to multiscale air quality modelling over Europe, Physics and Chemistry of the Earth, 2002, 27, 1517-1524.
• [18] Karppinen a., Kukkonen J., Elolahde T., Konttinen M., Koskentalo T., Rantakrans E., A modelling system for predicting urban air pollution: model description and applications in the Helsinki metropolitan area. Atmospheric Environment, 2000, 34, 3723-3733.
• [19] Lityńska Z., Determination of the mixing layer height and wind shear for the Pasquill stability classes using data from four radio-sounding and connected ground-level meteorological stations in Poland (in Polish), PR 8 Interim Report, Warsaw University of Technology, Warsaw, 1985, Poland, 25 pp.
• [20] Lowles I., Apsimon H., Juda-Rezler K., Abert K., Brechler J., Holpuch J., Grossinho A., Integrated assessment models - tools for developing emission abatement strategies for the Black Triangle region. Journal of Hazardous Material, 1998, 61, 229-237.
• [21] Markiewicz M., The Gaussian air pollution dispersion model with variability of the input parameters taken into account. Environment Protection Engineering, 1994, 19 (1-4), 123-141.
• [22] Uliasz M., Olendrzynski K., Bartnicki J., Mesoscale modelling of transport and deposition of heavy metals in southern Poland, [in:] S.-E. Gryning and N. Chaumerliac (Eds), Air Pollution Modelling and Its Application XII, Plenum Press, New York and London, 1998, pp. 53-61.
• [23] Willmott C.J., Some comments on the evaluation of model performance. Bull. Am. Met. Soc., 1982, 63, 1309-1313.
• [24] Yanenko N.N., The method of fractional steps, Springer-Verlag, New York, 1971.
• [25] Zienkiewicz O.C., Taylor R.L, The Finite Element Method, Fourth Edition, McGraw-Hill, New York, 1989.