28.09.2020

Naukowcy z AGH przedstawili raport dotyczący zanieczyszczeń powietrza w Krakowie

Zespół naukowców z AGH pod kierunkiem prof. Lucyny Samek z Wydziału Fizyki i Informatyki Stosowanej przeprowadził badania w ramach projektu „Źródła zanieczyszczeń pyłowych powietrza w Krakowie w latach 2018–2019”. Stały się one istotnym uzupełnieniem wiedzy o jakości powietrza w Krakowie, przed wprowadzeniem od 1 września 2019 r., całkowitego zakazu używania paliw stałych.


Projekt został zainicjowany na początku 2019 r. przez Krakowski Holding Komunalny SA w Krakowie, przy merytorycznym wsparciu Wojewódzkiego Inspektoratu Ochrony Środowiska (WIOŚ) i Głównego Inspektoratu Ochrony Środowiska (GIOŚ) oraz współudziale finansowym Wydziału Jakości Powietrza UMK i spółek z grupy kapitałowej KHK-MPEC SA i MPK SA.

Naukowcy zaprezentowali wyniki swoich badań 24 września 2020 r. w siedzibie WIOŚ w Krakowie.


Do głównych celów projektu należało:
1. wykonanie badań próbek pobranych ze stacji monitoringu WIOŚ i GIOŚ w Krakowie, co miało pozwolić na ugruntowanie wiedzy o stanie jakości powietrza w Krakowie, wynikającej z przyjętej w Programie Ochrony Powietrza dla Małopolski systematyki opartej o modelowanie,
2. określenie rodzaju oraz udziału poszczególnych źródeł emisji aerozoli atmosferycznych w immisjach obserwowanych na wybranych stacjach monitoringu jakości powietrza WIOŚ w Krakowie, związanych z transportem drogowym (stacja Aleja Krasińskiego) oraz z obszarem mieszkalnym (stacja Złoty Róg),
3. sporządzenie diagnozy stanu jakości krakowskiego powietrza, w okresie zima–lato 2018 roku, a więc w momencie, w którym na terenie miasta, według danych Wydziału Jakości Powietrza UMK, było czynnych ok. 10 tysięcy pieców na paliwo stałe.

Zespół badawczy wykonał kompleksową charakterystykę fizykochemiczną i izotopową frakcji pyłu PM10, wspartą modelowaniem receptorowym Positive Matrix Factorization (PMF) oraz modelowaniem wybranych aspektów transportu zanieczyszczeń w atmosferze.

Badania fizykochemiczne frakcji PM10 pyłu wykazały, że:

  • średnio ponad 40% stanowi frakcja węglowa,
  • ok. 20% stanowią nieorganiczne aerozole wtórne (jony siarczanowe, azotanowe, amonowe),
  • pozostałe jony to około 10%, 3–4% metale,
  • pozostałe niezidentyfikowane składniki stanowią 26%.


Badania składu izotopowego węgla doprowadziły do następujących wniosków:
Główną część frakcji węglowej stanowi węgiel:

  • ze spalania węgla kamiennego  (zimą ok. 50% dla obu stacji, latem ok. 20–25%),
  • ze spalania paliw w silnikach samochodowych (latem od 32% na stacji Złoty Róg do 42% na stacji Aleja Krasińskiego, w zimie zaś od 11 do 13% na stacji Złoty Róg i od 15 do 22% na stacji Aleja Krasińskiego),
  • duży i zarazem utrzymujący się na stałym poziomie udział stanowi biogeniczna frakcja węgla, pochodząca z emisji naturalnych oraz spalania biomasy (od 31 do 33% na stacji Aleja Krasińskiego i od 38 do 47% na stacji Złoty Róg).


Z kolei wyniki modelowania źródeł pyłu zawieszonego jednoznacznie wskazują, że w okresach zimowych dominujące źródła pyłu to: spalanie paliw stałych, nieorganiczne aerozole wtórne i transport samochodowy.
W próbkach pobranych z obu stacji w okresie letnim dla większych stężeń PM10 wzrasta udział pyłu pochodzącego z wtórnego unoszenia z transportu oraz z procesów budowlanych i przemysłowych. Dla mniejszych stężeń większe są udziały nieorganicznych aerozoli wtórnych w próbkach ze stacji Złoty Róg oraz transportu samochodowego w próbkach ze stacji Aleja Krasińskiego.
W okresie zimowym występuje wzrost udziału pyłu ze spalania paliw stałych dla stacji Złoty Róg oraz duży wzrost udziału nieorganicznych aerozoli wtórnych dla wyższych stężeń pyłu dla stacji Aleja Krasińskiego. W obu przypadkach ze wzrostem stężenia pyłu zdecydowanie maleje udział pyłu z gleby.

Prowadzony przez Inspekcję Ochrony Środowiska stały monitoring jakości powietrza pokazuje ciągły spadek stężeń benzoαpirenu i pyłów zawieszonych, lecz nie jest to zależność liniowo proporcjonalna do liczby zlikwidowanych w Krakowie urządzeń grzewczych, spalających paliwa stałe. Badania AGH w połączeniu z badaniami Państwowego Monitoringu Środowiska pozwalają w znacznej części ocenić wpływy poszczególnych źródeł emisji na jakość powietrza, a także odpowiednio ukierunkować program ochrony powietrza nie tyko dla miasta Krakowa, lecz także dla gmin ościennych.

Wykonawcy projektu – dr hab. inż. Lucyna Samek, prof. AGH (kierownik projektu), prof. dr hab. inż. Kazimierz Różański, dr hab. inż. Zdzisław Stęgowski, prof. AGH, dr hab. inż. Mirosław Zimnoch, prof. AGH, dr inż. Zbigniew Gorczyca i mgr inż. Alicja Skiba z Wydziału Fizyki i Informatyki Stosowanej oraz dr hab. inż. Katarzyna Styszko, prof. AGH z Wydziału Energetyki i Paliw – prowadzą zaawansowane badania interdyscyplinarne w ramach programu Unii Europejskiej COST Action CA16109 Chemical On-Line Composition and Source Apportionment of Fine Aerosol (COLOSSAL) oraz regionalnego projektu RER7012 Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej z siedzibą w Wiedniu („Long term time trends of air pollution source tracers determined by nuclear techniques”). Planowany jest też udział w projekcie CoCO2 Unii Europejskiej (Horyzont 2020), w którym prowadzone będą symulacje transportu zanieczyszczeń m.in. dla aglomeracji krakowskiej z wykorzystaniem modeli wysokiej rozdzielczości.