Risk of high PM10 concentrations in the Żywiec Basin depending on synoptic situation

• Autorzy: Wierzbińska Monika , Kozak Janusz

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0053.7144

Warianty tytułu

PL

Ryzyko wysokich stężeń pyłu PM10 w Kotlinie Żywieckiej w zależności od warunków synoptycznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This analysis was performed for the Żywiec Basin area, located in southern Poland. The topography of the Żywiec Basin is an eminently favourable factor for the stagnation of cool air in the basins and the formation of the so-called “cold stagnation areas”, as well as the occurrence of inversion layers inhibiting air mixing. In addition, in the Żywiec Basin, the reservoir has a significant influence on the formation of weather conditions. It favours more frequent formation of local fogs and mists. The study focused on the heating season (6 months) from 2016 to 2021. The analysis covered winter seasons at the turn of the year starting from 1 October and ending on 31 March. During this period, for all heating seasons analysed, the average PM10 concentration was 58 µg/m3 . The 2016/2017 heating season proved to be the worst season in aerosanitary terms, with average concentrations equalling to 78.4 µg/m3 . Extreme levels of daily concentrations during those seasons were recorded in 2016/2017 (349.0 µg/m3 ) and 2017/2018 (476.2 µg/m3 ). This represented 700–900% of the limit value for PM10 concentrations. The frequency of exceedances of the daily limit value D24 for PM10 was high during the heating season, ranging from 83 to 91 days, which represented almost half (46.7%) of the entire season. The next stage of the analysis comprised the evaluation of the levels of daily concentrations (D24) against the background of the baric situation shaping the weather on a given day. The study juxtaposed the daily concentrations of PM10 in Żywiec with the daily baric situation in the upper Vistula river basin. The anticyclonic situation contributed to an increase in PM10 immission concentrations in all heating seasons from 2016 to 2021. In all analysed months of the heating seasons, differences in the average monthly PM10 concentration depending on the baric situation can be noticed, and the higher the concentration level, the greater this difference is. Similarly, the number of days with exceedances of D24 standard for PM10 was several times higher in the period when there was an anticyclone situation. The analysis of the type of air masses showed that the polar continental air masses were accompanied by the worst aerosanitary condition.

PL

Analizę wykonano dla obszaru Kotliny Żywieckiej, położonej w południowej Polsce. Topografia Kotliny Żywieckiej jest czynnikiem wybitnie sprzyjającym stagnacji chłodnego powietrza w kotlinach i tworzeniu się tzw. „zastoisk chłodu”, a także występowaniu warstw inwersyjnych hamujących mieszanie powietrza. Ponadto, w Kotlinie Żywieckiej istotny wpływ na kształtowanie warunków pogodowych wywiera zbiornik retencyjny. Sprzyja on częstszemu tworzeniu się lokalnych mgieł i zamgleń. W pracy skoncentrowano się na okresie grzewczym (6 miesięcy) w latach 2016-2021. Analizą objęto sezony zimowe na przełomie roku począwszy od 1 października, kończąc na 31 marca. W tym okresie, dla wszystkich analizowanych sezonów grzewczych średnie stężenie PM10 wyniosło 58 µg/m3 . Sezon grzewczy 2016/2017 okazał się najgorszym sezonem pod względem aerosanitarnym, ze średnim stężeniem 78,4 µg/m3, Ekstremalne poziomy stężeń dobowych w sezonach odnotowano w sezonach 2016/2017 (349,0 µg/m3 ) oraz 2017/2018 (476,2 µg/m3 ). Stanowiło to 700–900% wartości dopuszczalnej dla stężenia PM10. Częstość przekroczeń dobowej wartości dopuszczalnej D24 dla pyłu zawieszonego PM10 była w sezonie grzewczym wysoka i wahała się od 83-91 dni, co stanowiło prawie połowę (46,7 %) całego sezonu. Kolejnym etapem analizy była ocena poziomów stężeń dobowych (D24) na tle sytuacji barycznej kształtującej pogodę w danym dniu. W pracy zestawiono dobowe stężenia pyłu zawieszonego PM10 w Żywcu z dobową sytuacją baryczną z dorzecza górnej Wisły. Sytuacja antycyklonalna przyczyniała się do zwiększenia stężenia pyłu PM10 w immisji we wszystkich sezonach grzewczych 2016-2021. We wszystkich analizowanych miesiącach okresów grzewczych dostrzec można różnice w średnim miesięcznym stężeniu PM10 w zależności od sytuacji barycznej, a im wyższy poziom stężenia tym ta różnica jest większa. Podobnie ilość dni z przekroczeniem normy D24 dla pyłu zawieszonego PM10 była wielokrotnie wyższa w okresie, kiedy występowała sytuacja antycyklonalna. Analiza typu mas powietrza wykazała że najgorszy stan aerosanitarny towarzyszył masom powietrza polarno-kontynentalnego.

Słowa kluczowe

EN

particulate matter; PM10; temperature inversion; low emission

PL

pył zawieszony; PM10; inwersja temperatury; niska emisja

• Wydawca: Szkoła Główna Służby Pożarniczej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe SGSP / Szkoła Główna Służby Pożarniczej
• Rocznik: 2023
• Tom: Nr 86
• Strony: 7--21
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wierzbińska Monika

• University of Bielsko-Biala, Institute of Environmental Protection and Engineering

autor

Kozak Janusz

• University of Bielsko-Biala, Institute of Environmental Protection and Engineering

Bibliografia

• 1. Azizi Ghasem, AliAkbar Shamsipour, Morteza Miri & Taher Safarrad, (2012). Synoptic and remote sensing analysis of dust events in south-western Iran. Natural Hazards, 64, pp. 1625–1638.
• 2. Cholewiński, M., Kamiński, M., Pospolita, W., (2016). Zagrożenia dla zdrowia i życia człowieka wynikające ze stosowania wybranych paliw w indywidualnych instalacjach grzewczych. Kosmos, 65(4), pp. 477–486. (in Polish)
• 3. Czarnecka, M., Nidzgorska-Lencewicz, R., (2017). Th e impact of thermal inversion on variability of PM10 concentration in winter seasons in tricity. Environment Protection Engineering, 43(2), pp. 158–172.
• 4. Czernecki, B., Półrolniczak, M., Kolendowicz, L., Marosz, M., Kendzierski, S., Pilguj, N., (2016). Infl uence of the atmospheric conditions on PM10 concentrations in Poznań, Poland, Journ. of Atm Chem., 74(1), pp. 115–139.
• 5. Ćwiek, K., Majewski, G., (2015). Th e infl uence of meteorological factors on the development of air pollutants concentration – Cracow case study, Sc. Rev. – Eng. and Environmental Sc., 67, pp. 54–66.
• 6. Dacewicz, E., Kopcińska, J., Skowera, B., Węgrzyn, A., Wojkowski, J., Ziernicka-Wojtaszek, A., Zuśka, Z., (2019). Circulation Conditions Determining High PM10 Concentrations in the Sącz Basin (Poland). Rocznik Ochrona Środowiska, 21, pp. 264–280.
• 7. European Environment Agency (EEA). (2018). Air quality in Europe - 2018 report. Report No 12/2018. Luxembourg: Publications Office of the European Union.
• 8. Góra, D., (2020). Stan zanieczyszczenia powietrza w 2017 roku w województwie śląskim oraz jego wpływ na zdrowie człowieka. Annales Universitatis Paedagogicae Cracoviensis. Studia Geographica 15. Uniwersytet Śląski, Katowice. DOI: 10.24917/20845456.15.10 (in Polish)
• 9. Jędruszkiewicz, J., Czernecki, B., Marosz, M., (2017). The variability of PM10 and PM2.5 concentrations in selected Polish agglomerations: the role of meteorological conditions, 2006–2016, Internat. Journ. of Environ. Health Res., 27(6), pp. 441–462.
• 10. Jędruszkiewicz, J., Piotrowski, P., Pietras, B., (2016). Koncentracja zanieczyszczeń pyłowych powietrza PM2,5 w Krakowie w latach 2010–2014, Act. Geograph. Lodziensia, 104, pp. 123–135 (in Polish)
• 11. 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), pp. 1999–2014.
• 12. Kostrz, M., Satora, P., (2017). Związki odpowiedzialne za zanieczyszczenie powietrza. Ecological Engineering Vol. 18, Iss. 6, pp. 89–95. DOI: 10.12912/23920629/79820. (in Polish)
• 13. Kowalska, M., Kocot, K., (2016). Short-term exposure to ambient fine particulate matter (PM2,5 and PM10) and the risk of heart rhythm abnormalities and stroke. Postepy Hig Med Dosw (online). 70, pp. 1017–1025. (in Polish)
• 14. Krzeszowiak, J., Pawlas, K., (2018). Particulate matter (PM2,5 and PM10), properties and epidemiological significance for respiratory and cardiovascular diseases. A review of the literature on the effects of short- and long-term exposure. Environmental Medicine. Vol. 21, No. 2, pp. 7–13. (in Polish)
• 15. 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, pp. 636–654.
• 16. Nasim Hossein Hamzeh, Sara Karami, Christian Opp, Ebrahim Fattahi & Vuillaume Jean-François, (2021). Spatial and temporal variability in dust storms in the Middle East, 2002–2018: three case studies in July 2009. Arabian Journal of Geosciences, 14 (538).
• 17. Niedźwiedź, T., (2017). Kalendarz typów cyrkulacji atmosfery dla Polski południowej — zbiór komputerowy, Uniwersytet Śląski, Katedra Klimatologii, Sosnowiec (uaktualnienie 2021) (in Polish)
• 18. Oleniacz, R., Bogacki, M., Rzeszutek, M., Kot, A., (2014). Meteorologiczne determinanty jakości powietrza w Krakowie. In: J. Konieczyński (ed.), Ochrona powietrza w teorii i praktyce, Zabrze: Inst. Podst. Inż. Środ. PAN, pp. 163–178 (in Polish)
• 19. Palarz, A., Celiński-Mysław, D., (2017a). Epizody wysokich stężeń zanieczyszczeń powietrza w wybranych kotlinach polskich Karpat Zachodnich, Czasopismo Geograficzne, 88(1–2), pp. 3–20 (in Polish)
• 20. Palarz, A., Celiński-Mysław, D., (2017b). The effect of temperature inversions on the particulate matter PM 10 and sulfur dioxide concentrations in selected basins in the Polish Carpatians. Carpathian J. Earth Environ. Sci., 12(2), pp. 629–640.
• 21. Pałasz, J.,W., (2016). Niska emisja ze spalania węgla i metody jej ograniczenia. Gliwice: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej. (in Polish)
• 22. Rawicki, K., (2014). Variability of particulate matter concentrations in Poland in the winter 2012/2013. Fol. Pomeranae Universitatis Technologiae Stetinensis. Agr., Alimentaria, Piscaria et Zootechnica, 31.
• 23. Regulation of the Minister of Environment of 24 August 2012 on the levels of certain substances in the air (Journal of Laws of 2012, item 1031)
• 24. Rogala, D., Hajok, I., Marchwińska-Wyrwał, E., (2015). Exposure of Siemianowice Śląskie residents to particulate matter PM10 and heavy metals. Prob. Hig. Epidemiol. 96(2), pp. 427–436. (in Polish)
• 25. Sara Karami, Nasim Hossein Hamzeh, Khan Alam, Faezeh Noori, Abbas Ranjbar Saadat Abadi, (2021). Spatio-temporal and synoptic changes in dust at the three islands in the Persian Gulf region. Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, 214, 105539, https://doi.org/10.1016/j.jastp.2021.105539
• 26. Soodabeh Namdari, Neamat Karimi, Armin Sorooshian, GholamHasan Mohammadi, Saviz Sehatkashani, (2018). Impacts of climate and synoptic fluctuations on dust storm activity over the Middle East. Atmospheric Environment, 173, pp. 265–276.
• 27. Sówka, I., Pachurka, Ł., Przepiórka, M., Rogula-Kozłowska, W., Zwoździak, A., (2016). Ocena krótkoterminowego wpływu stężeń pyłu zawieszonego na zdrowie mieszkańców Wrocławia. Annual Set The Environment Protection. Vol. 18, pp. 603–615 (in Polish)
• 28. Wierzbińska, M., Kozak, J., (2023). PM10 concentration levels in the Żywiec Basin vs. variable air temperatures and thermal inversion. Journal of Ecological Engineering, 24(3), pp. 47–54. DOI: 10.12911/22998993/157520
• 29. Wierzbińska, M., Szczepaniak, R., (2021). Influence of meteorological conditions on the particulate matter immission and the shape of waste gases streaks in the heating season. Polish Journal of Materials and Environmental Engineering, 1(21), pp. 26–37. DOI: https://doi.org/10.53052/pjmee.2021.1.03 (in Polish)
• 30. Yaping Shao, Martina Klose, Karl-Heinz Wyrwoll, (2013). Recent global dust trend and connections to climate forcing. JGR Atmospheres, 118, pp. 11,107–11,118, https://doi. org/10.1002/jgrd.50836.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu „Społeczna odpowiedzialność nauki” - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).