ZAŁĄCZNIK II

Środki krótkoterminowe: Przykłady i doświadczenia

1. EKSPERYMENT POLOWY: HEILBRONN/NECKARSULM (NIEMCY)

Eksperyment przeprowadzony w terenie w konurbacji Heilbronn/Neckarsulm (ok. 200 000 mieszkańców) rozpoczął się od działań na rzecz obniżenia stężenia ozonu w czwartek 23 czerwca 1994 r. i trwał do niedzieli, 26 czerwca 1994 r. Równocześnie odbywały się pomiary w czterech stałych stacjach, 15 jednostkach ruchomych, oraz przy pomocy samolotów i balonów. Eksperyment obejmował także obliczenia modelowe na podstawie szczegółowych pomiarów emisji. Celem badań było znalezienie odpowiedzi na następujące pytania, biorąc jako przykład typowy przypadek letniego smogu.

– Czy najwyższe stężenie ozonu podczas epizodu może zostać znacząco zmniejszone poprzez lokalne i doraźne działania obniżające i przy pomocy jakich realnych środków można osiągnąć redukcje NOx i LZO?

– Czy działania lokalne i krótkoterminowe, takie jak zakaz używania pojazdów mechanicznych są praktyczne i czy zostaną zaakceptowane przez ludność?

Dla potrzeb eksperymentu wyodrębniono trzy strefy. Całkowita powierzchnia modelowa obejmowała 910 km². W strefie objętej eksperymentem (400 km²) zastosowano stosunkowo łagodne działania ograniczające emisje zanieczyszczeń do powietrza: wprowadzono ograniczenie prędkości do 70 km/godz. na wszystkich drogach, w tym także na autostradach, a zakłady przemysłowe oraz mniejsze przedsiębiorstwa zgodziły się wprowadzić ograniczenia emisji. W centrum miasta o powierzchni 45 km², wprowadzono zakaz ruchu, z którego wyłączono samochody wyposażone w katalizatory lub silniki diesla o niskiej emisji a także niezbędne pojazdy takie jak straż pożarna, oraz samochody dostarczające żywność i leki. Dodatkowe środki objęły ograniczenie prędkości do 60 km/godz. i dobrowolne ograniczenia emisji przez zakłady przemysłowe i mniejsze przedsiębiorstwa. Podczas eksperymentu utrzymywała się ładna pogoda, a temperatura maksymalna podniosła się z 25°C do ok. 30°C. Po południu 25 i 27 czerwca pojawiła się pokrywa chmur. Prędkość wiatru była umiarkowana (tzn. od 2 do 4 m/s w dniach 23 i 25 - 27 czerwca) lub zwiększona (tj. 4 do 7 m/s w dniu 24 czerwca), w związku z czym panowały sprzyjające warunki meteorologiczne, chociaż nie były one najkorzystniejsze do wytwarzania ozonu.

W wyniku powyższych działań ograniczających, emisje prekursorów na obszarze modelowym zostały zmniejszone o 15 do 19% dla NO_x i o 18 do 20% dla LZO. Stężenia zanieczyszczeń w powietrzu w centrum miasta zostały dzięki temu zmniejszone o maksymalnie 30% dla NO_x i o maksymalnie 15% dla LZO.

Nie wykryto jednakże żadnych znaczących zmian w obciążeniu ozonem, które przekraczałyby błąd pomiaru. Wynik ten jest zgodny z obliczeniami modelowymi. Dokładniejsza analiza wyników ujawniła trzy główne przyczyny braku reakcji w zakresie obciążenia ozonem.

– Obszar objęty intensywnymi działaniami ograniczającymi emisje był zbyt mały (45 km²).

– Dobrowolne redukcje przeprowadzone przez sektor przemysłowy (zwłaszcza w odniesieniu do LZO) okazały się niewystarczające.

– Z powodu warunków meteorologicznych panujących podczas eksperymentu stężenia ozonu wynikały przede wszystkim z regionalnego przenoszenia ozonu a nie lokalnej produkcji ozonu.

– Na skutek umiarkowanej prędkości wiatru jakiekolwiek efekty można byłoby zaobserwować jedynie w oddaleniu od okolicy, w której prowadzono eksperyment w terenie.

Literatura:

Umweltministerium Baden-Württemberg (Hrsg.):

Ozonversuch Neckarsulm/Heilbronn. Dokumentation über die Vorbereitung und Durchführung des Versuchs, Stuttgart, 1995

Umweltministerium Baden-Württemberg (Hrsg.):

Ozonversuch Neckarsulm/Heilbronn, Wissenschaftliche Auswertungen, Stuttgart, 1995

Bruckmann, P. and M. Wichmann-Fiebig: 1997. The efficiency of short-term actions to abate summer smog: Results from field studies and model calculations. EUROTRAC Newsletter, 19, 2 to 9.

2. NIEMIECKI PROGRAM OGRANICZANIA I POMIARÓW OZONU - „LETNI SMOG”

2.1. Cel

Celem projektu badawczego było ustalenie i ocena efektywności wpływu, stosowanych na szeroką skalę (odpowiednio dotyczącą całych Niemiec i terenu Unii Europejskiej) oraz lokalnych środków ograniczania emisji na podwyższony poziom przyziemnych stężeń ozonu w czasie letnich epizodów, przy użyciu modeli dyspersji fotochemicznej. Projekt badawczy miał zatem dostarczyć naukowych wniosków na temat efektywności strategii obniżania poziomu ozonu. Ponadto, biorąc pod uwagę trwającą dyskusję polityczną na temat projektów stworzenia przepisów dotyczących obniżania poziomu ozonu w skali ogólnopaństwowej i poszczególnych landów, ustalenia niniejszego projektu miały utworzyć lepsze podstawy podejmowania decyzji.

Symulacje przeprowadzono między innymi dla epizodu ozonowego z 1994 r. (od dnia 23 lipca do dnia 8 sierpnia). W godzinach popołudniowych zaobserwowano szczytowe stężenia ozonu na poziomie ziemi wynoszące 250 do 300 µg/m³ (wartości jednogodzinne). Wyniki obliczeń modelowych przedstawiono w skrócie poniżej.

2.2. Wpływ różnych środków zaradczych na stężenie ozonu w Niemczech

Długotrwałe środki redukcji: Do 2005 r. sposoby ograniczenia emisji już wdrożone (dyrektywy WE, krajowe przepisy dotyczące ochrony środowiska itd.) zmniejszą emisje prekursorów ozonu w skali krajowej o 37% dla NO_x i o 42% dla LZO. Dla takiego scenariusza, obliczono, że dla znacznej części modelowanego obszaru wystąpią obniżenia popołudniowych szczytowych stężeń ozonu wynoszące od 15 do 25%. Przykładowo, najwyższe wartości wynoszące 300 µg/m3 zostaną zatem zmniejszone przeciętnie o 60 µg/m3. Obliczona liczba godzin przekroczeń w siatce terenowej (tzw. „liczba godzin siatki”(⁹)) na poziomie ziemi, podczas których w przypadku bazowym odniesienia są przekraczane wartości progowe odpowiednio 180 i 240 µg/m³, ulega w tym scenariuszu zmniejszeniu o 70 do 80%.

W przypadku zastosowania dodatkowych długotrwałych środków ograniczających emisje (–64 % NOx; –72 % LZO)(¹⁰), obliczone popołudniowe stężenia szczytowe są o 30-40% niższe niż obliczone dla przypadku bazowego (odniesienia). Częstotliwość „liczby godzin siatki”, przekraczających wartości progowe odpowiednio 180 i 240 µg/m3, ulega zmniejszeniu o około 90 %.

Tymczasowe środki redukcji: W przypadku „zaostrzonego” ograniczenia prędkości w całym kraju (–15 % NOx; –1 % LZO), symulacje modelowe wykazują zmniejszenie obliczanej częstotliwości „ godzin siatki”, przekraczających próg stężeń ozonu na poziomie ziemi 180 µg/m3 o około 14 %. Odnoszące się do danego terenu stopnie redukcji szczytowych wartości stężeń ozonu w godzinach popołudniowych wynoszą od 2 do 6%.

W przypadku ogólnokrajowego zakazu używania samochodów osobowych bez katalizatora trójdrożnego (–29 % NOx; –32 % LZO), symulacja wykazała spadek o 29 % obliczonej „ liczby godzin siatki” ze stężeniami ozonu na poziomie ziemi powyżej 180 µg/m3. Związane z danym terenem stopnie obniżenia szczytowych wartości stężeń ozonu w godzinach popołudniowych wynoszą od 5 do 10%. Zakładając wprowadzenie środka o 48 godzin wcześniej można oczekiwać dodatkowego zmniejszenia najwyższych wartości stężeń ozonu o 2%.

2.3. Wpływ różnych środków na stężenie ozonu w trzech wybranych regionach Niemiec

Przeprowadzono w skali lokalnej analizę efektywności środków ograniczających emisje dla trzech wybranych regionów modelowych: Ren-Men-Neckar (Frankfurt), Drezno i Berlin-Brandenburg. We wszystkich trzech regionach najwyższe stężenia ozonu znacząco przekraczały 200 µg/m³ (wartość jednogodzinna) przez kilka dni podczas badanego epizodu.

Długotrwałe środki obniżające stężenie ozonu: W skali lokalnej, dla trzech regionów modelowych, długotrwałe i stosowane w szerokim zakresie środki ograniczania emisji (do -30 % NOx; do -31 % LZO; oba równocześnie oraz oddziaływania w Niemczech/Europie) spowodowały spadek obliczonych najwyższych stężeń ozonu w zakresie 30 do 40%. Najwyższe wartości dla pory popołudniowej wynoszące od 240 do 280 µg/m3 spadłyby zatem poniżej 200 µg/m3. Efektywność długotrwałych środków ograniczenia stężeń ozonu, stosowanych na szeroką skalę, jest znacznie wyższa niż efektywność środków tymczasowych (patrz niżej), chociaż związane z emisją wyniki redukcji ozonu osiągają „zaledwie” wielkość od -30 do -40 %. Wyższa skuteczność długotrwałych metod ograniczenia spowodowana jest wspomnianym wyżej spadkiem emisji prekursorów na poziomie krajowym (europejskim). Tak więc, ulegają zmniejszeniu odnoszące się do tła stężenia ozonu i jego prekursorów.

Tymczasowe środki obniżające stężenie ozonu: Lokalne ograniczenia prędkości (do –14 % NOx; –1 % LZO) i lokalne zakazy ruchu pojazdów w tym samochodów z silnikami diesla o wyższej emisji (do –25 % NOx i do –28 % LZO) wywierają tylko niewielki wpływ na szczytowe stężenia ozonu, osiągający maksymalnie –4 % dla ograniczeń prędkości i –7 % dla zakazów ruchu. Lokalne środki ograniczające nie oddziałują na wartości tła stężeń ozonu i prekursorów gdyż mają one wpływ tylko na lokalne wytwarzanie ozonu. Jest to przyczyną niskiej efektywności tego rodzaju środków.

Lokalne strategie ograniczenia zanieczyszczeń stosowane doraźnie mogą wywołać umiarkowane zmniejszenie szczytowych stężeń ozonu w porze popołudniowej na terenie poddanym działaniu tych środków, w warunkach bardzo małej wymiany mas powietrza. Nawet wyczerpując wszystkie dostępne możliwości ograniczeń (a zatem odwołując się do najbardziej rygorystycznych działań) oddziaływań na najwyższe poziomy ozonu nie da się porównać z efektami stosowania długotrwałych metod ograniczania emisji.

Literatura:

Motz, G., Hartmann, A. (1997) Determination and evaluation of effects of local, regional and larger-scale (national) emission control strategies on ground level peak ozone concentrations in summer episodes by means of emission analyses and photochemical modelling, summary of the study commissioned by the German Federal Environmental Agency – UFO-Plan Nr. 10402812/1).

www.umweltbundesamt.de/ozon-e

3. HOLANDIA

Narodowy Instytut Zdrowia Publicznego i Środowiska (RIVM) w Holandii przeprowadził w latach 1995 i 2010 badanie modelowe (model EUROS) w celu określenia zakresu efektywności krótkoterminowych działań obniżania emisji. Do całego modelowego obszaru zastosowano podstawową siatkę o rozdzielczości 60 km, natomiast na terenie Beneluksu i Niemiec wykorzystano dokładniejszą siatkę o rozdzielczości 15 km. Symulacje przeprowadzono wykorzystując trzy różne epizody smogowe z 1994 r., lata odniesienia dla emisji 1995, 2003 i 2010 i 5 różnych rodzajów działań krótkoterminowych. Trzy podstawowe scenariusze działań krótkoterminowych dotyczyły ruchu drogowego na skalę krajową: S1 ograniczenia prędkości, S2 zakazy ruchu dla samochodów bez katalizatorów, S3 zakazy poruszania się ciężarówek po drogach wewnątrz miast. Scenariusz S4 zakładał połączony efekt S1, S2 i S3 w całej Holandii, a S5 to samo dla Beneluksu i części Niemiec (Północna Nadrenia-Westfalia), zaś S6 to scenariusz hipotetyczny zakładający brak emisji prekursorów w północnej Holandii (badanie najniższych poziomów testem o wyjątkowej czułości). Zmiany efektywności różnych scenariuszy w czasie przestawione są w Tabeli 1.

Tabela 1

Podsumowanie skutków działań krótkoterminowych na całkowitą krajową emisję prekursorów. Podane liczby przedstawiają odsetek całkowitej krajowej emisji.

Kraje poddane działaniu	NL	NL	NL	NL	Benelux/ Niemcy	NL
Numer scenariusza	S1	S2	S3	S4	S5	S6
Wpływ na krajowy poziom emisji NOx 1995	-3	-14	-3	-19	-19	-100
2003	-2	-6	-3	-11	-11	-100
2010	-1	0	-2	-3	-3	-100
LZO 1995	0	-13	-1	-14	-14	-100
2003	0	-5	-1	-6	-6	-100
2010	0	0	-1	-1	-1	-100

Wszystkie działania krótkoterminowe dotyczyły wyłącznie ruchu drogowego, ponieważ inne sektory nie sprawiały wrażenia szczególnie skutecznych w obniżaniu emisji prekursorów ozonu i/lub nie miało to znaczących konsekwencji gospodarczych.

W wyniku podjętych środków krótkoterminowych krajowe uśrednione wartości percentyla 95 wzrosły o kilka procent zarówno w przypadku 1995 r. jak i 2003 r. Tylko najniższy skrajny przypadek wykazał obniżenie o kilka procent. Efektywność działań krótkoterminowych staje się niewielka w 2010 rj (zob. także Tabela 1). Wydaje się zatem, że efektywność krótkoterminowych środków związanych z ruchem drogowym zmniejsza się szybko wraz z upływem czasu ze względu na malejącą liczbę samochodów pozbawionych katalizatorów. Rezultaty dla siatki o większej rozdzielczości (15 × 15 km² ) wykazują, że wzrost wartości percentyla 95 wynika przede wszystkim ze zwiększających się wartości dla okolic wysoko uprzemysłowionych i gęsto zaludnionych (efekt NO-titration), podczas gdy stężenia ozonu prawie nie ulegają zmianie na mniej uprzemysłowionych i rzadziej zaludnionych terenach. Znaczne zmniejszenie górnych wartości ozonu można otrzymać wyłącznie poprzez stosowanie trwałych środków na szeroką skalę, co potwierdza, np. redukcja wartości percentyla 95 o około 9% w latach bazowych 2003 i 2010.

Literatura:

C.J.P.P. Smeets and J.P. Beck, Effects of short-term abatement measures on peak ozone concentration during summer smog episodes in the Netherlands. Rep. 725501004/2001, RIVM, Bilthoven, 2001.

4. AUSTRIA

W Austrii Ustawa Federalna w sprawie ozonu z 1992 r. nałożyła obowiązek realizowania krótkoterminowych planów działania w przypadku bardzo wysokich poziomów ozonu. Próg alarmowy wynosił 300 µg/m³ jako średnia wartość 3-godzinna. Działania należało rozpocząć gdy poziom stężenia przekraczał 260 µg/m3 jako średnia wartość 3-godzinna, biorąc pod uwagę fakt, że realizacja planu wymaga pewnego czasu. Większość środków odnosiła się do ruchu drogowego (głównie zakaz używania pojazdów bez katalizatora). Jednakże środków tych nigdy nie trzeba było podejmować, gdyż wyżej wymieniony poziom nigdy nie został osiągnięty. Przepis został dostosowany do postanowień dyrektywy 2002/3/WE w lipcu 2003 r.

Ogólnie, poziomy ozonu w Austrii zależą głównie od przenoszenia na dalekie odległości. W strefie alpejskiej ozon ma mniej zróżnicowany cykl dobowy niż w innych regionach (UBA, 2002). W rezultacie, na stacjach tych obserwuje się stosunkowo wysokie średnie wartości długoterminowe. Jednakże w ostatnich kilku latach nie zanotowano poziomów przekraczających próg alarmowy ustalony w dyrektywie 2002/3/WE (240 µg/m³ )

Najwyższe stężenia ozonu (przy bardzo nielicznych przekroczeniach(¹¹) 240 µg/m³ jako średniej jednogodzinnej wartości) można zaobserwować w smudze zanieczyszczeń nad Wiedniem, zazwyczaj w północno-wschodniej części Austrii. Poziomy ozonu mogą tam przekraczać poziomy ozonu poza smugą aż o 50 µg/m³ i więcej.

Opracowano fotochemiczny model przenoszenia zanieczyszczeń w celu przeprowadzenia symulacji procesu tworzenia się ozonu w tym rejonie (Baumann et al., 1998). Używając odnośnego modelu zbadano wpływ redukcji emisji na terenie badanego obszaru na poziomy ozonu. (Schneider, 1999).

Wyniki te są na ogół zgodne z rezultatami innych, szerszych badań. Można je streścić następująco: Jedyny znaczący wpływ, jaki ma krótkoterminowe zmniejszenie emisji na poziomy ozonu w Austrii, sprowadza się do obszaru Wiednia i jego smugi zanieczyszczeń. W śródmieściu Wiednia, gdzie przypuszczalnie występuje największa ekspozycja, niewielkie zmniejszenie emisji NOx (10 do 20%) wydaje się prowadzić do zwiększania poziomów ozonu, natomiast produkcja ozonu zmniejsza się im bardziej masy powietrza oddalają się od Wiednia.

Literatura:

UBA (2002). 6. Umweltkontrollbericht. Umweltbundesamt, Wien.

Baumann et al. (1997). Pannonisches Ozonprojekt. Zusammenfassender Endbericht. ÖFZS A-4136. Forschungszentrum Seibersdorf.

Schneider J. (1999). Untersuchungen über die Auswirkungen von Emissionsreduktionsmaßnahmen auf die Ozonbelastung in Nordostösterreich. UBA-BE-160.

5. FRANCJA

Francuskie przepisy dotyczące jakości powietrza i racjonalnego użytkowania energii, przyjęte w dniu 30 grudnia 1996 r., wymagają podjęcia środków w przypadku wystąpienia sytuacji podwyższonego zanieczyszczenia. Kiedy osiągnięte zostaną progi alarmowe, lub gdy ich osiągnięcie jest prawdopodobne, prefekt natychmiast informuje ludność i podejmuje środki mające na celu ograniczenie zakresu i wpływu podwyższonego zanieczyszczenia na ludność.

Nakaz prefekta określa środki nadzwyczajne, które należy wprowadzić w przypadku wystąpienia sytuacji podwyższonego zanieczyszczenia i strefę, w której ma to nastąpić. Procedura alarmowa składa się z dwóch poziomów:

– poziomu informacji i zaleceń, gdy zostanie osiągnięty próg informacyjny stężenia ozonu (180 µg/m3 ),

– poziomu alarmowego, gdy osiągnięty został lub może wkrótce zostać próg alarmowy stężenia ozonu (360 µg/m3 ).

Próg informacyjny jest często przekraczany. W takich wypadkach ludności udzielane są zalecenia.

Kiedy osiągnięty został, lub prawdopodobnie zostanie osiągnięty próg alarmowy, prefekt musi natychmiast poinformować ludność. Ponadto w takim przypadku wydaje się następujące zalecenia:

– należy unikać pobierania paliwa,

– zalecenie, aby nie używać do pielęgnacji trawników urządzeń napędzanych benzyną,

– zalecenie, aby używać farb wodnych i unikać stosowania rozpuszczalników,

– zalecenie, aby używać środków transportu nie zanieczyszczających środowiska,

– zwiększenie ograniczeń prędkości (o 20 km/godz.) na szeroką skalę,

– zmniejszenie działalności przemysłowej w wypadku występowania emisji NOx i/lub LZO,

– nie używanie rozpuszczalnikowych wypełniaczy w przemyśle,

– nie spalanie gazów w pochodniach w rafineriach.

Obowiązkowe lokalne działania krótkoterminowe przygotowane przez służby prefektury polegają na zastosowaniu środków związanych z transportem. Należy zmniejszyć o 20% dopuszczalne prędkości na drogach i autostradach. Środki takie wprowadza się w życie, gdy sytuacja związana z zanieczyszczeniem przewidywana jest na dzień następny. W przypadkach gdy na mocy procedury alarmowej prefekt regionalny podejmuje środki ograniczające lub zawieszające ruch pojazdów spalinowych, udostępnia się bez opłat przejazdy pasażerskim transportem publicznym.

Jak dotychczas próg alarmowy został przekroczony tylko raz na południu Francji w marcu 2001 r., w przemysłowym okręgu Berre w pobliżu Marsylii. W tym rejonie przemysł petrochemiczny jest odpowiedzialny za ok. 70 % emisji NO i LZO, przy czym obecność NOx i LZO wynika przede wszystkim z transportu w okolicach Marsylii (LZO 98 %; NOx 87 %). W nocy poprzedzającej dzień 21 marca warunki pogodowe miały charakter antycyklonu, nie było wiatru i występowała niewielka konwekcja. Ciepłe masy powietrza na wysokości ok. 600 m powstrzymywały pionową dyspersję zanieczyszczeń. Nie zgłoszono żadnego wydarzenia w którymkolwiek z zakładów przemysłowych, mogącego zwiększyć emisje zanieczyszczeń. Ponieważ nie przewidywano zwiększonego poziomu zanieczyszczeń na dzień 22 marca, nie zaplanowano żadnych środków krótkoterminowych. Wieczorem dnia 21 marca warunki meteorologiczne uległy zmianie i stężenia ozonu szybko zmalały.

Ponieważ krótkoterminowy plan działania ograniczał się do środków transportu, poproszono zainteresowane zakłady przemysłowe o przedstawienie propozycji środków zmniejszających emisje NOx i LZO z ich zakładów. Zaproponowano:

– zaprzestanie spalania gazów w pochodniach,

– wstrzymanie niektórych prac konserwacyjnych,

– wstrzymanie odgazowywania jednostek produkcyjnych,

– używanie paliw o niskiej zawartości azotu ,

– unikanie transportu płynów jeżeli nie jest dostępne wyposażenie do odzysku LZO.

Prefektura pracuje obecnie nad rozszerzeniem środków krótkoterminowych na zakłady przemysłowe.

6. GRECJA

6.1. Działania krótkoterminowe w okolicy Aten

Podwyższone stężenia ozonu często obserwuje się na północnych i wschodnich krańcach niecki ateńskiej. W takich przypadkach niezbędne jest poinformowanie ludności, a dodatkowo podaje się konkretne sugestie, mające na celu ograniczenie transportu i ruchu cystern przewożących paliwo.

Głównie ze względu na nieobowiązkowy charakter tych sugestii i złożone warunki meteorologiczne oraz rozkład emisji na rozległym obszarze, zajmowanym przez Ateny, nie istnieje jasny pogląd na temat skuteczności tych środków.

6.2. Środki trwałe stosowane w Atenach

W centrum Aten znajduje się „pierścień” , w którym ruch pojazdów prywatnych regulowany jest na zasadzie ostatniej cyfry na tablicy rejestracyjnej (numery nieparzyste/parzyste). Od początku lat osiemdziesiątym środek ten obowiązuje przez cały rok, z wyjątkiem sierpnia, w dni robocze od godz. 5.00 do 20.00 (do 15.00 w piątki). Obszar wewnątrz pierścienia zajmuje ok. 10 km² .

Środek powyższy nie jest związany z poziomami stężeń ozonu w otaczającym powietrzu, a jego głównym celem jest ograniczenie zanieczyszczeń pierwotnych w centrum Aten. Wstępne badania nie wykazały wyraźnego związku pomiędzy tym środkiem a stężeniem ozonu.

(⁹) Liczba godzin siatki odpowiada liczbie godzin całego epizodu, podczas których poziom stężenia był przekroczony w danej komórce siatki, zsumowanej dla wszystkich komórek siatki warstwy powierzchniowej modelowanego terenu.