Analiza zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego na wybranym obszarze aglomeracji miejskiej

• Autorzy: Kwilosz Tadeusz

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2021.10.05

Warianty tytułu

EN

Atmospheric air pollution analysis for a selected area of an urban agglomeration

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Jednym z ważniejszych problemów związanych ze stanem zdrowia ludzi oraz komfortem ich życia jest zanieczyszczenie powietrza atmosferycznego. Problem ten występuje zarówno w dużych aglomeracjach miejskich, jak i w małych miejscowościach. Szczególnie szkodliwe są czynniki zanieczyszczenia utrzymujące się na niskich wysokościach i emitowane przez różne źródła, takie jak: miejskie kotłownie, domowe piece opalane węglem i transport samochodowy. Ze względu na niską wysokość (do 40 m) utrzymywania się substancji szkodliwych w zanieczyszczonym powietrzu zagrażają one ludziom w sposób bezpośredni poprzez wdychane powietrze. Są one jedną z głównych przyczyn groźnych chorób układu oddechowego i układu krążenia. Emisja zanieczyszczeń charakteryzująca się wymienionymi cechami nosi nazwę niskiej emisji. Pojęcie to zostało zdefiniowane w następujący sposób: niska emisja – emisja produktów spalania paliw stałych, ciekłych i gazowych do atmosfery ze źródeł emisji (emiterów) znajdujących się na wysokości nie większej niż 40 m. Wyróżnia się emisję komunikacyjną, emisję wynikającą z produkcji ciepła dla potrzeb centralnego ogrzewania i ciepłej wody użytkowej oraz emisję przemysłową. Do produktów spalania wpływających na występowanie niskiej emisji zaliczyć można gazy: dwutlenek węgla CO2, tlenek węgla CO, dwutlenek siarki SO2, tlenki azotu NOX, wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, np. benzo(a)piren oraz dioksyny, a także metale ciężkie (ołów, arsen, nikiel, kadm) i pyły zawieszone PM10, PM2,5. Pyły zawieszone, będące przedmiotem badań pracy, występują w postaci aerozoli atmosferycznych, sklasyfikowanych ze względu na wielkość cząstek jako: PM1 – o wielkości cząstek do 1 μm, PM2,5 – o wielkości cząstek do 2,5 μm, PM10 – o wielkości cząstek do 10 μm. Jedną z form kontroli niskiej emisji jest ciągłe monitorowanie zanieczyszczenia powietrza poprzez rozlokowane na terenach miejskich urządzenia pomiarowe – sensory. Rejestrowane wyniki pomiarów, wraz z przetworzonymi charakterystykami, prezentowane są na stronie internetowej pod adresem: https://airly.eu/map/pl poprzez portal Airly (Airly Sp. z o.o.). Portal ten udostępnia również, w postaci usługi sieciowej API, dane z wybranych punktów pomiarowych. Celem artykułu jest zaprezentowanie opracowanej metody lokalizacji najbardziej zanieczyszczonych obszarów na podstawie analizy wyników pomiarów zanieczyszczeń powietrza dla wybranego obszaru miejskiego zlokalizowanego w południowo-wschodniej części Polski (miasto Krosno). Analiza została wykonana pod kątem opisania dynamiki zmian poziomu zanieczyszczenia w czasie oraz wyznaczenia przestrzennych rozkładów.

EN

One of the most important problems related to the human health and the comfort of their lives is air pollution. This problem occurs both in large urban agglomerations and in small towns. Low altitude pollutants emitted by various sources such as municipal boiler rooms, domestic coal-fired stoves and car transport are particularly harmful. Due to the low altitude of persistence of harmful substances in the polluted air (less than 40 m), they pose a direct threat to people through inhaled air. They are one of the main causes of serious respiratory and cardiovascular diseases. The emission of pollutants characterized by these features is called “low emissions”. This concept has been formally defined as follows: low emission — emission of combustion products of solid, liquid and gaseous fuels to the atmosphere from emission sources (emitters) located at an altitude of no more than 40 m. There are transportation/traffic emissions, emissions resulting from production of heat for central heating and domestic hot water, and industrial emissions. Combustion products contributing to the occurrence of low emissions include the following gases: carbon dioxide CO2, carbon monoxide CO, sulfur dioxide SO2, nitrogen oxides NOX, polycyclic aromatic hydrocarbons, e.g. benzo(a)pyrene and dioxins, as well as heavy metals (lead, arsenic, nickel, cadmium) and suspended dusts PM10, PM2.5. The suspended dusts, which are the subject of the research, are in the form of atmospheric aerosols classified according to the particle size as: PM1 – particle size up to 1 μm, PM2.5 — particle size up to 2.5 μm, PM10 — particle size up to 10 μm. One of the forms of controlling low emissions is the continuous monitoring of air pollution through measuring devices — sensors located in urban areas. The recorded measurement results, along with the processed characteristics, are presented on the website at: https://airly.eu/map/pl (Airly Sp. z o.o.). This portal also provides data from selected measurement points in the form of a Web API service. The aim of the article is to present the development a method for identification the most polluted areas based on the analysis of the results of air pollution measurements for a selected urban area located in the south-eastern part of Poland (Krosno city). The analysis was performed to describe the dynamics of changes in the pollution level over time and to determine their spatial distribution.

Słowa kluczowe

PL

zanieczyszczenie powietrza; kriging; korelacja wieloraka

EN

air pollution; kriging; multiple correlation

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2021
• Tom: R. 77, nr 10
• Strony: 673--682
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys., tab., wykr., wz.

Twórcy

autor

Kwilosz Tadeusz

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

Bibliografia

• Airly <https://airly.eu/map/pl> (dostęp: 05.12.2020).
• Bieser J., Aulinger A., Matthias V., Quante M., Builtjes P., 2011. SMOKE for Europe – adaptation, modification and evaluation of a comprehensive emission model for Europe. Geoscientific Model Development, 4(1): 47–68. DOI: 10.5194/gmd-4-47-2011.
• Bruce N., Pope D., Rehfuess E., Balakrishnan K., Adair-Rohani H., Dora C., 2015. WHO indoor air quality guidelines on household fuel combustion: Strategy implications of new evidence on interventions and exposure-risk functions. Atmospheric Environment, 106: 451–457. DOI: 10.1016/j.atmosenv.2014.08.064.
• Caineta J.A.R., 2010. Applying Spatial Bootstrap and Bayesian Update in uncertainty assessment at oil reservoir appraisal stages. arXiv:1702.04450v1.
• Degórska A., 2016. Źródła emisji pyłu pierwotnego. [W:] Juda-Rezler K., Toczko B. (red.). Pyły drobne w atmosferze. Kompendium wiedzy o zanieczyszczeniu powietrza pyłem zawieszonym w Polsce: 22–25. Główny Inspektorat Ochrony Środowiska, Warszawa. ISBN 978-83-61227-73-1.
• Deutsch C.V., 2002. Geostatistical Reservoir Modeling. Oxford University Press, Oxford. ISBN 9780195138061.
• Ebel A., Friedrich R., Rodhe H., 1997. Transport and Chemical Transformation of Pollutants in the Troposphere Tropospheric Modelling and Emission Estimation. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg. DOI: 10.1007/978-3-662-03470-5.
• Granier G., Artaxo P., Reeves C.E. (eds.), 2004. Emissions of Atmospheric Trace Compounds. Kluwer Academic Publishers. DOI: 10.1007/978-1-4020-2167-1.
• Guilford J.P., 1965. Fundamental Statistics in Psychology and Edu-cation. McGraw-Hill, New York.
• Hławiczka S., Kliś C., Cenowski M., Strzelecka-Jastrząb E., Długosz J., Bronder J., 2011. Nowe podejście do oceny niskiej emisji z ogrzewania mieszkań w kształtowaniu stężeń pyłu na obszarze gminy. I. Inwentaryzacja źródeł emisji i modelowanie emisji. Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych, 47: 22–46. <https://yadda.icm.edu.pl/yadda/element/bwmeta1.element.agro-7b7a122d-49d7-4790-ae81-7fb0aaa40d67> (dostęp: 10.09.2021).
• Isaaks E.H., Srivastava R.M., 1989. Applied Geostatistics. Oxford University Press, New York. ISBN 978-0-19-505013-4.
• Journel A.G., 1989. Fundamentals of Geostatistics in Five Lessons. American Geophysical Union, Washington. <https://www.nrc.gov/docs/ML0227/ML022770097.pdf> (dostęp: 10.09.2021).
• Juda-Rezler K., 2006. Oddziaływanie zanieczyszczeń powietrza na środowisko. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej. ISBN 83-7207-211-6.
• Kaczmarczyk M. (red.), 2015. Niska emisja – od przyczyn występowania do sposobów eliminacji. Geosystem Burek, Kotyza s.c., Kraków. ISBN 978-83-64339-02-8.
• Kaleta D., 2014. State of Air Pollution in Silesia Province Including Low Emission Sources. Architecture Civil Engineering Environment Journal, 7(4): 79–87. <http://yadda.icm.edu.pl/yadda/element/bwmeta1.element.baztech-16fa6482-8031-4830-852c-c806b799354d> (dostęp: 10.09.2021).
• Klejnowski K., Pastuszka J., Rogula-Kozłowska W., Talik E., Krasa A., 2012. Mass Size Distribution and Chemical Composition of the Surface Layer of Summer and Winter Airborne Particles in Zabrze, Poland. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology,88: 255–259. DOI: 10.1007/s00128-011-0452-3.
• Manchuk J.G., Deutsch C.V., 2012. A flexible sequential Gaussian simulation program: USGSIM. Computers & Geosciences, 41: 208–216. DOI: 10.1016/j.cageo.2011.08.013.
• Nowak M., Verly G., 2005. The Practice of Sequential Gaussian Simulation. [W:] Leuangthong O., Deutsch C.V. (eds.). Geostatistics Banff 2004. Quantitative Geology and Geostatistics, vol. 14. Springer, Dordrecht. DOI: 10.1007/978-1-4020-3610-1_39.
• Oh D.-R., Hwang C.S., 2015. A Comparative Study on the Spatial Statistical Models for the Estimation of Population Distribution. Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography, 3(3): 145–153. DOI: 10.7848/ksgpc.2015.33.3.145.
• Oliver M., Webster R., 2015. Basic Steps in Geostatistics: The Variogram and Kriging. Springer, Cham. DOI: 10.1007/978-3-319-15865-5.
• Pebesma E., 2004. Multivariable geostatistics in S: the gstat package. Computers & Geosciences, 30(7): 683–691. DOI: 10.1016/j.cageo. 2004.03.012.
• Vann J., Bertoli O., Jackson S., 2002. An overview of geostatistical simulation for quantifying risk. Proceedings of the Geostatistical Association of Australasia Symposium „Quantifying Risk and Error”.
• Webster R., Oliver M.-A., 2007. Geostatistics for Environmental Scientists. John Wiley & Sons, Ltd, Chichester, England. ISBN 978-0-470-02858-2.
• Zajusz-Zubek E., Mainka A., Korban Z., Pastuszka J.S., 2015. Evaluation of highly mobile fraction of trace elements in PM10 collected in Upper Silesia (Poland): Preliminary results. Atmospheric Pollution Research, 6(6): 961–968. DOI: 10.1016/j.apr.2015.05.001.
• Zawadzki J., 2011. Metody geostatystyczne dla kierunków przyrodniczych i technicznych. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa. ISBN 978-83-7207-953-4.
• Zawadzki J., Cieszewski C.J., Zasada M., Lowe R.C., 2005. Applying geostatistics for investigations of forest ecosystems using remote sensing imagery. Silva Fennica, 39(4): 599–617. DOI: 10.14214/sf.369.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).