Balance of emission and imission situation in the region of Žiarska Basin in interaction with climatical characteristics
Pariláková Klaudia
Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre
Abstrakt
The Žiarska Basin is one of of the 12 most polluted regions or regions that need special air protection and operation of smog warning and regulation systems in Slovakia.
Air pollution in region of the Žiarska Basin is dependent on level of emission discharged by the aluminium producting enterprise ZSNP a.s. in Žiar nad Hronom, Central Slovakia. Unsuitable location of the factory have caused a lower carrying capacity of the local climate.
The average month values of the measured harmful substances concentations in the air shows the maximum air pollution in January, February and December. It is influenced by the frequent unfavorable weather conditions that disperse the noxious substances in the air.
In these months there are more frosty days with stable cold air mass layering that inhibit the air change in the atmosphere. Presence of fogs causes the trapping of pollutants weakening their dispersion.
Occurance of only a few days with precipitation weakens the pollutants wash-out from the air. The weak eolian processes stop the turbulent transfer and transformation of harmful substances.
Although the current air pullution in the Žiarska Basin is lower than in the past and it has middle degrees, the long-term deteriorated quality of air pollution has occured untill now.
Key words: The Žiarska Basin, emission, imission, climate
Úvod
Vyhláška MŽP SR č.112/1993 Z.z. o vymedzení oblastí vyžadujúcich osobitnú ochranu ovzdušia a o prevádzke smogových, varovných a regulačných systémov zaradila Žiarsku kotlinu medzi 12 zaťažených území v SR. Táto vyhláška vymedzuje územie Žiarskej kotliny devätnástimi katastrálnymi územiami miest a obcí.
Orograficky patrí celok Žiarskej kotliny do oblasti Slovenského stredohoria. V zmysle členenia kotlín podľa výškových stupňov patrí Žiarska kotlina medzi kotliny stredného stupňa od 300 – 500 m.n.m.. Horské časti sa pohybujú vo výškovom intervale 400 – 700 m.n.m..
Materiál a metódy
Na základe zhodnotenia klimatických pomerov a kvality ovzdušia v Žiarskej kotline je možné vypracovať analýzu charakteristík teploty, vlhkosti, prúdenia vzduchu, slnečného svitu, oblačnosti, hmiel, zrážok, snehovej pokrývky, inverzií i koncentrácií znečisťujúcich látok. Porovnaním jednotlivých období je možné vyhodnotiť vzostupné a zostupné trendy. Použitá metodika umožňuje vyjadriť funkčnú delimitáciu krajiny podľa klimatického potenciálu a spracovanie údajov v korelácii s emisnou a imisnou situáciou umožňuje charakterizovať kvalitu ovzdušia Žiarskej kotliny.
Miestne klimatické pomery vo vymedzenom území sa vyhodnocujú na základe údajov z meteorologickej stanice Žiar nad Hronom a zrážkomerných staníc Hliník nad Hronom, Jalná a Sklené Teplice. Ďalšie údaje pre bilancovanie boli prevzaté zo Správ o kvalite ovzdušia a podiele jednotlivých zdrojov na jeho znečistení v SR.
Komplexnosť podkladov dopĺňajú informácie z Oddelenia životného prostredia v ZSNP a.s. Žiar nad Hronom. Prípustná úroveň znečistenia ovzdušia je určená emisnými, imisnými a depozičnými limitmi v zmysle zákona č.309/1991 Zb. o ochrane ovzdušia pred znečisťujúcimi látkami v znení zákona č.218/1992 Zb. a zákona NR SR č.148/1994 Z.z.
Imisný limit pre fluór nie je stanovený, preto sa pri hodnotení musí vychádzať podľa vyhlášky MZ č.45/1966 Zb. o vytváraní a ochrane zdravých životných podmienok. Bilancia atmosférického ozónu sa vyhodnocuje v zmysle Metodiky EHK OSN a pre imisné limity sú odporúčané direktívy EÚ 92/72/EEC.
Výsledky a diskusia
Znečistenie ovzdušia v oblasti Žiarskej kotliny je závislé hlavne na úrovni produkovaných emisií zo ZSNP Žiar nad Hronom. (tabuľka 1)
Tabuľka 1: Množstvo emitovaných znečisťujúcich látok do ovzdušia zo skupiny spoločností ZSNP a.s. Žiar nad Hronom
| Znečisťujúca látka | Množstvo v t.r-1 | |||||||
|
| 1993 | 1994 | 1995 | 1996 | 19997 | 1998 | 1999 | 2000 |
| TZL spolu | 844,9 | 422,3 | 475,5 | 430,9 | 339,9 | 253,3 | 209,4 | 207,1 |
| z toho – popolček | 205,8 | 150,5 | 99,3 | 101,3 | 322,0 | 235,6 | 206,9 | 206,7 |
| - fluoridy | 3,7 | 6,1 | 6,5 | 22,5 | 17,9 | 17,7 | 2,5 | 0,4 |
| - iné | 0,4 | 0,3 | 0,1 | 0,1 | 0,016 | 0,011 | 0,009 | 0,009 |
| Dechty | 44,7,7 | 369,0 | 355,6 | 41,9 | 39,1 | 24,4 | 21,8 | 98,5 |
| Plynné emisie spolu | 5 657,7 | 5 166,1 | 3 607,1 | 14 039,2 | 13 703,0 | 13 252,4 | 11 730,5 | 11 113,7 |
| - fluorovodík | 360,5 | 312,5 | 319,5 | 91,5 | 41,9 | 40,4 | 31,8 | 28,3 |
| - VOC | 16,3 | 13,2 | 9,7 | 12,1 | 10,3 | 11,1 | 30,5 | 20,0 |
| - SO2 | 3 554,8 | 3 167,9 | 1 943,2 | 2 373,0 | 2 588,3 | 2 266,8 | 2 651,1 | 2 476,8 |
| - NOx | 826,1 | 688,3 | 373,2 | 390,7 | 421,8 | 337,0 | 494,8 | 608,0 |
| - CO | 899,5 | 983,7 | 959,6 | 11 171,7 | 10 640,5 | 10 596,4 | 7 979,3 | 8 521,9 |
| - iné | 0,5 | 0,5 | 1,9 | 0,2 | 0,2 | 0,7 | 0,4 | 1,3 |
| SPOLU | 6 950,3 | 5 957,4 | 4 438,2 | 14 512,0 | 14 082,0 | 13 530,1 | 11 961,7 | 11 419,3 |
Ďalšie zdroje sú pomerne menšie, produkujúce klasické škodliviny najmä so spaľovacích procesov. Nepriaznivý vývoj kvality ovzdušia ovplyvňuje aj nadmerné dopravné zaťaženie predovšetkým v hlavných dopravných ťahoch Zvolen-Žiar nad Hronom-Bratislava a Žiar nad Hronom- Prievidza-Trenčín.
Imisnú situáciu je možné zdokumentovať výsledkami meraní automatických monitorovacích staníc (AMS) v Žiari nad Hronom, Lovčici a Lovči, ktoré merajú SO2, NOx a prach. Od roku 1999 sa merania na AMS Lovčica a Lovča už nevykonávali. (tabuľka 2)
Tabuľka 2: Priemerné ročné imisné koncentrácie v μg.m-3
| Rok | AMS Žiar nad Hronom | AMS Lovčica | AMS Lovča | |||||
|
| SO2 | NOx | prach | SO2 | NOx | prach | SO2 | NOx |
| 1992 | 24,8 | 27,4 | 64,9 | 41,9 | 14,0 | 61,8 | 33,6 | 18,3 |
| 1993 | 27,2 | 27,0 | 67,8 | 21,1 | 15,0 | 46,2 | 36,8 | 29,8 |
| 1994 | 20,7 | 27,3 | 53,2 | 24,9 | 10,2 | 36,9 | 20,7 | 25,8 |
| 1995 | 19,4 | 30,2 | 65,6 | 26,3 | 23,0 | 18,8 | 20,0 | 22,3 |
| 1996 | 21,7 | 22,7 | 57,1 | 36,4 | 18,0 | 15,8 | 20,1 | 16,0 |
| 1997 | 26,0 | 26,7 | 46,8 | 27,9 | 23,1* | 14,5 | 21,4 | 26,7 |
| 1998 | 17,7 | 27,3 | 37,9 | 20,8 | 12,9* | 26,6 | 16,1 | 20,0 |
| 1999 | 16,3 | 22,5 | 41,1 | - | - | - | - | - |
Údaje dokumentujú stav ovzdušia v sledovanom období, pričom u jednotlivých škodlivín nedošlo k prekročovaniu priemerných denných koncentrácií znečisťujúcej látky vo viac ako 5 % počte prípadov. K tomuto prekročeniu dochádza hlavne vo vykurovacom období, čo naznačuje významný vplyv malých zdrojov emisií s nízkou emisnou výškou na zhoršení kvality ovzdušia v spolupôsobení s prevládajúcimi zhoršenými rozptylovými podmienkami v zimnom období.
V posledných rokoch sa priemerné ročné koncentrácie škodlivín v Žiarskej kotline pohybujú prevažne pod stanovenými limitmi (priemerné ročné koncentrácie SO2 i prachu 60 μg/m3 a NOx 80 μg/m3).
V minulosti hlavný problém tejto oblasti – fluór, je v súčasnom období eliminovaný realizáciou ekologických opatrení. Dve série starých elektrolyzérov boli postupne odstavené.
Úroveň koncentrácie fluóru je meraná na manuálnych staniciach v Hliníku nad Hronom, v Ladomerskej Vieske a Lovčici. Obdobie roku 1993 sa vyznačovalo vysokými hodnotami fluoridov 2,32 μg/m3 (Hliník nad Hronom) a 2,97 μg/m3 (Ladomerská Vieska). Do roku 2000 koncentrácie fluoridov poklesli až na hodnotu 0,31 μg/m3 (Hliník nad Hronom) a 0,36 μg/m3 (Ladomerská Vieska). V záujme stanovenia indexu znečistenia ovzdušia je nutné vychádzať z Ihr = 1 μg/m3 podľa vyhlášky MZ SR.
Index znečistenia ovzdušia IZOr zostavený z priemerných ročných koncentrácií SO2, prachu a F sa v Žiarskej kotline v minulosti pohyboval vždy nad hodnotou 2, čo zodpovedalo veľkému znečisteniu ovzdušia. Po rokom 1995, keď priemerné ročné koncentrácie F poklesli pod 1 μg/m3 , je index v rozmedzí 1,5 – 2, čo v stupnici zodpovedá strednému znečisteniu ovzdušia. (tabuľka 3)
Tabuľka 3: Znečistenie ovzdušia podľa indexu znečistenia za roky 1993 – 2000 zo skupiny spoločností ZSNP a.s. Žiar nad Hronom
| rok | 1993 | 1994 | 1995 | 1996 | 1997 | 1998 | 1999 | 2000 |
| Index znečistenia | 4,01 | 2,97 | 1,63 | 1,56 | 1,49 | 1,44 | 1,29 | 0,96 |
Porovnanie predchádzajúceho znečistenia ovzdušia so súčasným nie je kvalitatívne možné, v dôsledku rôznych meracích techník a metodík používaných v minulosti a v súčasnosti. Koncentrácie škodlivín v tomto regióne, merané manuálnou meracou technikou boli vysoké najmä v 70-80-tych rokoch. Napríklad priemerné ročné koncentrácie prachu dosahovali v jednotlivých rokoch aj 100-150 μg/m3 a v roku 1979 v Ladomerskej Vieske až 200 μg/m3 . K výraznejšiemu poklesu koncentrácií škodlivín v ovzduší došlo po roku 1985, od kedy sa úroveň priemerných ročných koncentrácií SO2 pohybovala v rozsahu 30 – 60 μg/m3 , prachu v rozsahu 40 –70 μg/m3 , NOx v rozsahu 15 – 35 μg/m3 a fluóru v rozsahu 2 – 4 μg/m3 .
Medzi emisným a imisným zaťažením ovzdušia sa v regióne Žiarskej kotliny neprejavil lineárny vzťah. Emisie meraných škodlivín v Žiarskej kotline koncom osemdesiatych rokov boli 5-7 krát vyššie ako v súčasnosti, ale imisné hodnoty sa znížili len mierne. Emisie sa prostredníctvom turbulencie a atmosférických difúzií dostávajú do vyšších vrstiev ovzdušia, kde sú už dobré rozptyľované a distribuované do diaľkového prenosu a zároveň transformované chemickými reakciami na iné zlúčeniny. Dôsledkom týchto procesov sú imisné koncentrácie škodlivín, ktoré sú rýchlejšie transformované chemickými reakciami na iné zlúčeniny nízke i v prípadoch vysokých emisií a to najmä ak prevládajú dobré rozptylové podmienky.
Za účelom komplexného poznania smogovej situácie je nutné doplniť charakteristiky znečistenia ovzdušia oxidom uhoľnatým a troposférický ozónom.
Zvýšené emisie CO v roku 1996 v Žiarskej kotline mali nepriamy negatívny vplyv na zvýšené koncentrácie troposférického ozónu, ktorý je fotochemicky produkovaný v komplexe fotochemických reakcií uhľovodíkov, oxidu uhoľnatého a oxidov dusíka. Tento troposférický ozón sa zároveň pokladá za rozhodujúci činiteľ ekologického stresu poľných a lesných ekosystémov. Pre ochranu vegetácie sa používa limit 50 μg/m3 , počítaný za časový interval z denných hodín (9 – 16 h.) počas vegetačného obdobia apríl – september. (tabuľka 4)
Tabuľka 4: Priemerné ročné koncentrácie prízemného ozónu – stanica Žiar nad
Hronom
| Rok | 1992 | 1993 | 1994 | 1995 | 1996 | 1997 | 1998 | 1999 |
| μg/m3 | 64 | 65 | 95 | 71 | 80 | 85 | 84 | 66 |
Ako vyplýva z tabuľky 4 táto hodnota bola v Žiarskej kotline i v posledných rokoch prekračovaná.
Z uvedených údajov vyplýva, že k prekročeniu prípustných imisných limitov koncentrácií ozónu v Žiarskej kotline a tým aj k upotrebeniu smogového varovného a regulačného informačného systému dochádzalo v poslednom období najmä v mimoriadne teplých rokoch 1992 a 1994 ako i v roku 1996. Zvýšené koncentrácie troposférického O3 v roku 1996 korelujú so zvýšenou emisiou CO a zvýšené koncentrácie O3 v rokoch 1992 a 1994 korelujú s nadnormálnymi hodnotami teploty vzduchu a slnečného žiarenia. Slnečné a teplé počasie podmieňuje pri znečistenej atmosfére s vysokým obsahom uhľovodíkov rast koncentrácií troposférického ozónu. Za účelom zníženia jeho koncentrácií i zlepšenia celkovej kvality ovzdušia je potrebné realizovať opatrenia zamerané na znižovanie emisií znečisťujúcich látok a antropogénneho odpadového tepla uvoľňovaného do atmosféry.
Funkčná delimitácia Žiarskej kotliny vo vzťahu k priemyslu a podľa klimatického potenciálu je príkladom zníženej únosnosti miestnej klímy na antropogénnu záťaž. Umiestnenie hlinikárne v oblasti kde i v dôsledku výrazných zmien v technológii výroby hliníka dochádza stále k negatívnemu ovplyvneniu kvality ovzdušia i životného prostredia možno hľadať súvislosti práve v nízkom klimatickom potenciály najmä v údolnej a kotlinovej krajine.
Priaznivosť miestnej klímy k potenciálu vychádza hlavne z typu veternosti a inverzií nakoľko prúdenie vzduchu a stabilná inverzná stratifikácia ovzdušia najviac ovplyvňujú rozptyl škodlivín. Stekanie chladného vzduchu v noci do kotliny zo štiavnických vrchov spôsobuje zanášanie kotlinového priestoru znečisťujúcimi látkami. Slabé JV prúdenie vzduchu, ktoré prevláda v Žiarskej kotline najmä od večerných do ranných hodín podmieňuje zníženie rýchlosti vetra, a tým aj jeho unášaciu silu. V styku s vyššími pahorkatinnými okrajovými polohami sa tento zoslabujúci vietor ešte viac zoslabuje a zároveň deformuje. Za spolupôsobenia stabilného zvrstvenia ovzdušia dochádza v horných častiach dolín orientovaných v smere prevládajúceho prúdenia vzduchu k zvýšeným koncentráciám škodlivín a to najmä oxidu siričitého v dôsledku jeho pomalej transformácie v ovzduší. Preto v oblasti Lovčica – Trubín je oproti okoliu vyššie znečistenie ovzdušia, ktoré ale nie je spôsobené len zanášaním škodlivín z hlinikárne, ale aj miestnymi zdrojmi znečistenia ovzdušia z poľnohospodárskej výroby, živočíšnych fariem a nekvalitných zdrojov vykurovania v dôsledku chýbajúcej plynofikácie. Obdobne zvýšené znečistenie ovzdušia oproti okoliu najmä z hľadiska prašnosti je zaznamenané i v Žiari nad Hronom, ktoré nie je spôsobené len od hlinikárne, ale i z miestnych zdrojov znečistenia. Pritom zvýšené znečistenie ovzdušia v roku 1996 v zimných mesiacoch s prekračovaním prípustných priemerných denných koncentrácií škodlivín v ovzduší bolo podmienené i nepriaznivými rozptylovými podmienkami, nakoľko prevládalo ustálené, slabo veterné, značne inverzné, hmlisté a suché počasie bez možnosti vymývania škodlivín zrážkami a ich rozptylu silnejším vetrom.
Súhrn
Imisné limity platné v súčasnosti v Slovenskej republike sa viažu na základné požiadavky ochrany ľudského zdravia. Podľa týchto limitov úroveň znečistenia ovzdušia nebola v Žiarskej kotline kritická a k prekročeniu prípustných limitov dochádzalo len v niekoľkých prípadoch, najmä v oblasti ZSNP a.s. a mesta Žiar nad Hronom.
Prísnejšie ekologické limity, ktoré vyžaduje Smernica Európskeho spoločenstva z roku 1992, spolu s kritickými úrovňami a kritickými záťažami sú v SR len odporúčané. Podľa tejto Smernice sa úroveň regionálneho znečistenia ovzdušia nehodnotí iba podľa primárnych imisných limitov (teda vplyvu na ľudské zdravie), ale podľa sekundárnych imisných a depozičných limitov, čiže dlhodobého vplyvu na prírodné prostredie.
Opodstatnenosť a nevyhnutnosť takéhoto prísnejšieho prístupu k hodnoteniu znečistenia ovzdušia však jednoznačne potvrdzuje reálny nepriaznivý stav prírodného prostredia v regióne Žiarskej kotliny.
Riešenie ekologickej situácie je záväzná aj pre najväčšieho znečisťovateľa ZSNP a.s. ktorý od roku 1994 až 2000 realizoval nasledovné ekologické opatrenia pre zlepšenie kvality ovzdušia s realizačnými nákladmi 129,6 mil. Sk: zníženie emisií NOx najmenej o 70% inštaláciou nových horákov, zníženie emisií síry najmenej o 50% plynofikáciou kotlov K6 a K7, zníženie emisií prachu s možnosťou reverzácie elektrostatických odlučovačov, kontinuálny monitoring emisií SO2, NOx, CO, odprášenie kalcinačných pecí anodárne, odprášenie všetkých zdrojov pri manipulácii s koksom.
Kľúčové slová : Žiarska kotlina, emisná situácia, ZSNP a.s. Žiar nad Hronom, imisná situácia, klimatický potenciál
Literatúra
KOLEKTÍV: Zhodnotenie ekologickej únosnosti regiónu Žiarskej kotliny : Záverečná správa. Bratislava : MŽP, 1997. 432 s.
MŽP SR: Správa o stave znečistenia ovzdušia a podiele jednotlivých zdrojov na jeho znečistení v SR. Bratislava : MŽP, 1996, 1997, 1998, 1999.
MŽP SR: Zákon č.309/1991 Zb. o ochrane ovzdušia pred znečisťujúcimi látkami (zákon o ovzduší) v znení zákona č.218/1992 Zb. a zákona NR SR č.148/1994 Z.z., zákona NR SR č.256/1995 Z.z. a zákona č. 393/1998 Z.z.. In: Všeobecné záväzné predpisy v ochrane ovzdušia a v ochrane ozónovej vrstvy Zeme. Bratislava, MŽP SR, 1999, s. 7 – 18. ISSN 1335-1567
MŽP SR: Správa o stave životného prostredia Slovenskej republiky v roku 1998. Bratislava : MŽP SR, 1999. 172 s. ISBN 80-88833-19-1
PARILÁKOVÁ, K.: Teoretické východiská a praktické riešenie biologickej rekultivácie kalových polí ZSNP a.s. Žiar nad Hronom: Písomná práca k dizertačnej skúške. Nitra : SPU, 2000. 122 s.
SHMÚ – MŽP SR: Správa o kvalite ovzdušia a podiele jednotlivých zdrojov na jeho znečisťovaní v Slovenskej republike. Bratislava : SHMÚ, 1996, 1997, 1998, 1999.
Kontaktná adresa :
Ing. Pariláková Klaudia
Slovenská poľnohospodárska univerzita
Katedra trvalo udržateľného rozvoja – FZKI
Mariánska 10,
949 01 Nitra
tel. 037/6526 637, fax: 037/7414 987,
e-mail: Klaudia.Parilakova@uniag.sk
Žiadne komentáre:
Zverejnenie komentára