PŘÍLOHA III
VYUŽITÍ KONCENTRAČNÍCH RŮŽIC

Cílem této přílohy je ukázat přínos doprovodných meteorologických měření pro interpretaci naměřených koncentrací na stanicích automatického imisního monitoringu (AIM). Tato měření lze mimo jiné využít ke zpřesnění informací o vlivu okolních zdrojů (příklad stanice Polom) a k odstranění problémů se sníženou reprezentativností stanice zapříčiněnou lokálním vlivem (stanice Krupka).

Jedním z nástrojů pro interpretaci imisních koncentrací naměřených na stanicích AIM jsou koncentrační růžice, tj. analýza závislosti koncentrací na směru a rychlosti větru. Lze je použít pro lokality, na nichž kromě kontinuálního monitoringu imisí probíhá zároveň doprovodné měření meteorologických veličin, tj. směru a rychlosti větru v 10 m, teploty, relativní vlhkosti vzduchu, v některých případech globálního sluneční záření, popř. srážek. Použití koncentračních růžic je vhodné zejména pro lokality, na kterých není proudění vzduchu přímo ovlivněno zástavbou, popř. jinými překážkami, a u nichž lze tedy předpokládat, že měřený směr a rychlost větru jsou reprezentativní pro dostatečně velké okolí lokality.

Koncentrační růžice jsou primárně konstruovány z imisních koncentrací vybrané znečišťující látky, směru a rychlosti větru na dané lokalitě za zvolené časové období (rok, sezonu apod.). Teplotně členěná koncentrační růžice popisuje závislost naměřených koncentrací nejen na směru a rychlosti větru, ale také na teplotě, a popisuje tak spojitost s intenzitou lokálního vytápění.

Koncentrační růžice je možné využít k ověření hypotézy o přenosu znečišťující látky z určitého směru, lze z nich určit převažující směry proudění v období zvýšených hodnot koncentrací a případně odhadovat významnější trvalé, sezonní či dočasné zdroje znečištění v blízkém okolí stanice. To může sloužit k ověření nebo případnému zvýšení reprezentativnosti stanice skrze navržení účinného opatření ke snížení emisí. Vhodným pomocným nástrojem, doplňujícím informace získané z koncentračních růžic, jsou grafy počtu překročení vybrané hodnoty imisní koncentrace v závislosti na denní době či v závislosti na dnu v týdnu. Tato informace je užitečná např. při identifikaci zdrojů pravidelně se vyskytujících vysokých koncentrací.

Lokalita Polom

Stanice AIM Polom v obci Sedloňov zahájila měření 23. října 2013 přesunem z původní lokality Šerlich v Orlických horách. S ohledem na umístění stanice v prostředí nezatíženém výrazným antropogenním znečištěním se jedná dle klasifikace o stanici regionální venkovskou pozaďovou. Výsledné naměřené koncentrace sledovaných látek jsou považovány za reprezentativní pro oblast v rozsahu desítek až stovek kilometrů.

ČHMÚ využívá stanici Polom k monitoringu koncentrací oxidů dusíku, přízemního ozonu a suspendovaných částic PM₁₀. Vývoj koncentrací těchto znečišťujících látek byl v minulosti dlouhodobě sledován i na stanici Šerlich. Vzhledem k podobnosti umístění obou lokalit a charakteru měřicích stanic byla předpokládána podobnost v rozsahu měřených koncentrací. Porovnáním vývoje průměrných hodinových koncentrací suspendovaných částic PM₁₀ na obou stanicích však byly zjištěny občasné epizody vyšších koncentrací PM₁₀ a náhlé nárůsty koncentrací této látky.

Pro podrobnější analýzu imisní situace byly vytvořeny růžice z hodinových koncentrací PM₁₀ za rok 2014 (celkem bylo použito 8193 platných hodnot).

Z koncentrační růžice za rok 2014 (obr. 1) je patrné, že nejvyšší koncentrace PM₁₀ byly zaznamenávány při proudění z JJZ směru (převažující směr proudění) a rychlostech větru nad 10 m.s^-1. Danému směru větru odpovídá poloha obce Sedloňov vzdálené 1,3 km. Vyšší koncentrace byly dále měřeny při nižších rychlostech proudění (pod 8 m.s^-1) z V směru, ve kterém se nachází objekt cca 25 m vzdálené budovy pracoviště Vojenského geografického a hydrometeorologického úřadu, a dále z JV směru, ve kterém leží objekt cca 150m vzdálené, sezonně využívané chaty.

Při bližší analýze sezonně členěných koncentračních růžic (obr. 2) je patrné, že v létě jsou koncentrace rozloženy rovnoměrně ze všech směrů proudění větru (mírně vyniká směr JJZ). Od podzimu do jara byly zjištěny výrazně vyšší koncentrace při JJZ a V proudění. Z pomocných grafů počtu překročení koncentrace suspendovaných částic PM₁₀ 50 µg.m^-3 v závislosti na denní době (obr. 3) a počtu překročení hodnoty PM₁₀ 50 µg.m^-3 na dnu v týdnu (obr. 4) výrazně vyvstává vyšší počet překročení v odpoledních a večerních hodinách a v průběhu pátku a soboty. Z těchto výsledků můžeme usuzovat na výraznější vliv lokálních topenišť z obce Sedloňov a sezonně užívaných objektů blízkých chat na měřené koncentrace suspendovaných částic PM₁₀ v průběhu topné sezony na stanici Polom.

Lokalita Krupka

Stanice AIM Krupka na JV úbočí Krušných hor je provozována IM ČHMÚ od 12. 6. 1992. Jedná se o stanici venkovskou pozaďovou příměstského charakteru, s oblastní reprezentativností v řádu až desítek kilometrů. Vzhledem ke své poloze je zařazena i do SVRS (Smogový varovný a regulační systém). Na stanici jsou kontinuálně sledovány koncentrace oxidu siřičitého SO₂ a suspendovaných částic PM₁₀.

V chladných měsících (říjen – březen) sezon 2012/2013 až 2013/2014 bylo na této lokalitě měřením prokázáno velké množství vysokých hodinových průměrných koncentrací PM₁₀, které v maximech přesahovaly i 500 µg.m^-3. Většina epizod se vyskytovala v pozdních odpoledních nebo večerních hodinách, což bylo prokázáno analýzou počtu překročení koncentrace PM₁₀ 50 µg.m^-3 v závislosti na denní době pro období 2013/X – 2014/III (obr. 5). Z grafu počtu překročení koncentrace PM₁₀ 50 µg.m^-3 v závislosti na dnu v týdnu pro stejné období (obr. 6) jsou viditelné vyšší koncentrace v sobotu a v neděli, ale rozdíl není zásadní v porovnání s ostatními dny v týdnu. Lze tedy usuzovat na vliv lokálního topeniště s každodenním provozem. Nárůst průměrných hodinových koncentrací PM₁₀ byl často doprovázen i nárůstem průměrných hodinových koncentrací SO₂. Místním šetřením byl potvrzen přímý vliv jediného lokálního zdroje, jímž bylo vytápění nedalekého obytného domu, nacházejícího se cca 80 m SZ směrem od stanice. Vlastníkem obytného domu je město Krupka.

Vzhledem k tomu, že lokální ovlivnění zásadně snižovalo reprezentativnost stanice Krupka, došlo k jednání mezi zástupci místní samosprávy a ČHMÚ a počátkem topné sezony 2014/2015 bylo realizováno nápravné opatření v podobě náhrady stávajícího kotle na pevná paliva v objektu obytného domu novým kotlem 3. emisní třídy.

Z porovnání koncentračních růžic znázorňujících koncentrace suspendovaných částic PM₁₀ v závislosti na směru a rychlosti větru pro období 2013/X – 2014/III (obr. 7) a 2014/X – 2015/III (obr. 8) je zřejmé, že provedené nápravné opatření bylo efektivní. V období 2013/X – 2014/III je ze SZ směru proudění větru viditelné výrazné pole vysokých koncentrací PM₁₀, způsobené lokálním topeništěm. Během následující sezony 2014/X – 2015/III, tj. po realizaci opatření, je pole koncentrací rozloženo rovnoměrněji při všech směrech proudění a maximální naměřené hodnoty koncentrací PM₁₀ jsou výrazně nižší než v předchozích obdobích. I když obytný dům situovaný SZ od stanice zůstává významným zdrojem, jeho vliv je nyní srovnatelný s vlivem ostatních částí města Krupka ležícími JV od stanice. Realizované opatření bylo efektivní, lokalita Krupka odpovídá požadavkům na reprezentativnost stanice i nárokům na stanice zařazené do SVRS. Městu Krupka děkujeme za vstřícnost, s jakou vedení města odsouhlasilo a zajistilo výměnu kotle a s tím spojené další úpravy budovy.

 

Obr. 1 Koncentrační růžice vyjadřující závislost průměrné hodinové koncentrace PM₁₀ na směru a rychlosti větru, lokalita Polom, 2014

Obr. 2 Sezónně členěné koncentrační růžice vyjadřující závislost průměrné hodinové koncentrace PM₁₀ na směru a rychlosti větru, lokalita Polom, 2014

Obr. 3 Počet překročení hodinové koncentrace PM₁₀ 50 µg.m^-3 v závislosti na denní době, lokalita Polom, 2014

Obr. 4 Počet překročení hodinové koncentrace PM₁₀ 50 µg.m^-3 v závislosti na dnu v týdnu, lokalita Polom, 2014

Obr. 5 Počet překročení hodinové koncentrace PM₁₀ 50 µg.m^-3 v závislosti na denní době, zimní období 2013/X–2014/III, lokalita Krupka

Obr. 6 Počet překročení hodinové koncentrace PM₁₀ 50 µg.m^-3 v závislosti na dnu v týdnu, zimní období 2013/X–2014/III, lokalita Krupka

Obr. 7 Koncentrační růžice vyjadřující závislost průměrné hodinové koncentrace PM₁₀ na směru a rychlosti větru, lokalita Krupka, zimní období 2013/X–2014/III

Obr. 8 Koncentrační růžice vyjadřující závislost průměrné hodinové koncentrace PM₁₀ na směru a rychlosti větru, lokalita Krupka, zimní období 2014/X–2015/III