A BUDAPESTI FÜSTKÖDRIADÓ IDŐSZAKOK LEVEGŐKÉMIAI ÉRTÉKELÉSE

Átírás

1 Eötvös Loránd Tudományegyetem Természettudományi Kar Környezettudományi Centrum A BUDAPESTI FÜSTKÖDRIADÓ IDŐSZAKOK LEVEGŐKÉMIAI ÉRTÉKELÉSE Tudományos Diákköri Dolgozat Készítette: Szőke Orsolya környezettan alapszakos hallgató Témavezető: Salma Imre egyetemi tanár Budapest 2014.

2 2

3 TARTALOMJEGYZÉK 1. BEVEZETÉS ÉS CÉLKITŰZÉSEK IRODALMI ÁTTEKINTÉS Kulcsfontosságú légszennyezők Fotokémiai szmog Kialakulásának feltételei és kémiai mechanizmusa Egészségügyi és környezeti hatások A füstködriadó időszakok elrendelésének háttere A budapesti légszennyezettségi mérőhálózat Szmogriadó intézkedési terv Budapesten AZ ADATBÁZIS KIALAKÍTÁSA ÉS KIÉRTÉKELÉSI MÓDSZEREI Légköri koncentrációk, mikrometeorológiai adatok és időjárási típusok A keveredési réteg vastagsága Leíró statisztika EREDMÉNYEK ÉS MEGVITATÁSUK Átlagértékek Időbeni változékonyság A fotokémiai szmog kizárása Közúti közlekedés Regionális háztartási tüzelés Helyi meteorológia ÖSSZEFOGLALÁS KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS IRODALOMJEGYZÉK Saját prezentáció

4 1. Bevezetés és célkitűzések A környezetterhelés egyidős az emberiséggel, azonban jelentősen felgyorsult és a XIX. századtól kezdve a gazdasági és a technológiai folyamatoknak köszönhetően általánossá vált az emberiség bioszférára gyakorolt hatása. Ezen belül egyre erőteljesebb problémává vált a légkör szennyezése, ami miatt kihangsúlyozott figyelmet kap a levegőminőség kérdésköre. A levegő környezetünk egyik alapvető eleme. Biológiai szempontból anyagcserénk egyik legfőbb összetevője. Minőségének megőrzése ezért is kiemelt fontosságú. A légszennyezés hatásai a városokban fokozottan jelentkeznek, mert a nagyszámú és nagy népsűrűségű lakosság, az ipari folyamatok és a közlekedés sokkal több szennyező anyagot juttat a környezetbe. Az 1900-as évek közepén Londonban kialakult szmoghelyzetek drámai módon hívták fel a figyelmet a városi levegő minőségének romlására és egészségügyi következményeire. Azóta számos egyezmény, rendelet illetve szabályozás született a légszennyező anyagok koncentrációjának csökkentése és a levegő minőségének javítása érdekében (2008/50/EK irányelv). Az elmúlt évtizedben Magyarországon is egyre nagyobb figyelmet fordítunk a levegőszennyezés megelőzésére. A növekvő légszennyezés ellenére Budapesten 2008 novemberéig egyetlen egyszer sem kellett füstködriadót elrendelni, mivel a jogszabályban rögzített (14/2001. (V.9.) KöM-EüM-FvM együttes rendelet) határértékek olyan nagyok voltak, hogy nem sok esélye volt a szmogriadó kihirdetésének őszén azonban e jogszabályt megváltoztatták, és néhány légszennyező anyag füstködriadó határértékét (különösen PM 10 aeroszol esetén, melynek határértékét csaknem a tizedére csökkentették) alacsonyabb szinten állapították meg (25/2008. (X.17.) KvVM-EÜ-FVM együttes rendelet) november végéig összesen tízszer hirdették ki a szmogriadó valamely fokozatát. Ez az esetszám már lehetővé teszi a súlyosan szennyezett időszakok levegőkémiai vizsgálatát abból a célból, hogy pontosabb és tényekre támaszkodó elképzeléseket alakítsunk ki a budapesti szmogriadókról illetve feltételrendszerükről, amelyek végezetül elősegíthetik a jövőbeni, hatékonyabb intézkedési tervek létrehozását. Személyes feladatom a szmogriadó előtti, alatti és utáni időszakok levegőkémiai értékelése és összehasonlító vizsgálata volt. Munkám során a kulcsfontosságú 4

5 légszennyező anyagok és meteorológiai változók rendelkezésre álló adatsorait használtam fel. Kutatómunkám részét képezi az Eötvös Loránd Tudományegyetem Kémiai Intézetben, Salma Imre vezetésével folyó aeroszol kutatásoknak. 5

6 2. Irodalmi áttekintés 2.1 Kulcsfontosságú légszennyezők A troposzférába sokféle emissziós forrásból származó, nagyszámú és változatos mennyiségben jelen lévő kémiai anyag kerül, amelyek a levegőben kémiai átalakulásokban vehetnek részt, esetleg újabb szennyező anyagokat eredményezhetnek. Ennek megfelelően megkülönböztethetünk elsődleges illetve másodlagos légszennyező anyagokat (Salma et al., 2012). Az elsődleges légszennyezők közvetlenül kerülnek a légkörbe, a másodlagos légszennyezők a légkörben keletkeznek kémiai reakciók eredményeként. A levegőminőséget befolyásoló legfontosabb és általánosan elfogadott szennyező anyagokat kulcsfontosságú levegőszennyezőknek nevezzük, amelyek közé tartozik a PM 10 aeroszol, a troposzférikus ózon, a nitrogén-monoxid, a nitrogén-dioxid, a szén-monoxid és a kén-dioxid. Az alábbiakban dolgozatom szempontjából fontos légszennyező anyagok antropogén forrásait és hatásait tekintem át röviden: Légköri aeroszolnak nevezzük a levegő és a benne eloszlatott szilárd és/vagy cseppfolyós részecskék kolloid diszperz rendszerét. A részecskék mérete néhány nanométertől 100 mikrométerig terjedhet (Götz et al., 1991). Az emberi egészség szempontjából a 10 mikrométernél kisebb részecskék a jelentősek, mivel ezek a részecskék már eljuthatnak a tüdőbe, míg az ennél nagyobbak a felső légutakban kiülepednek (Balásházy, 2010). Ezen belül elkülöníthetünk durva méretfrakciót, amely a 10 és 2 mikrométer közötti aeroszol részecskéket tartalmazza (PM ), illetve finom méretfrakciót, amelybe a 2 mikrométernél kisebb részecskék tartoznak (PM 2.0 ) (Hinds, 1999). A durva részecskék elsősorban mechanikai aprózódási folyamatok során keletkeznek (pl. szélerózió által), és káros egészségügyi hatásukkal nagy koncentráció esetén kell számolni. A finom részecskék fázisváltáshoz kapcsolhatók. A részecskék egyik jelentős része a levegőben képződik kondenzációval illetve nukleációval (szulfát, nitrát és szervesanyag tartalmú részecskék). A részecskék másik fontos része magas hőmérsékletű folyamatokban (pl. korom részecskék) vagy a füstgáz lehűlésekor (fémtartalmú részecskék) keletkezik. A városokban főleg az emberi tevékenységhez köthető folyamatokból származnak finom részecskék. Szervezetünkbe elsősorban belélegzéssel jutnak és súlyosbíthatják a légzőszervi-, szív- és érrendszeri 6

7 megbetegedéseket, továbbá krónikus és heveny betegségek kialakulását okozhatják (EEA, 2013), valamint hatásukra a szervezet ellenálló képessége is csökkenhet. Az aeroszolok asztmát, COPD-t (krónikus obstruktív tüdőbetegség), illetve idő előtti elhalálozást is okozhatnak (Hinds, 1998). A troposzferikus ózon (O 3 ) másodlagos szennyező anyag, fotokémiai reakciókban keletkezik. Erősen oxidáló hatású nyomgáz (Spiro et al., 2012), amely nagy távolságokra is eljuthat, így káros hatásaival nem csak lokálisan kell számolni. Irritálja a szem- és orrnyálkahártyát. Tünetei közé tartozik a romló látásélesség, a csökkenő koncentrálóképesség, émelygés és hányinger. Már rövid expozíciós idő alatt is köhögést, fejfájást okoz. Csökkentheti a tüdő vitálkapacitását, az egyének pollen allergénekkel szembeni ellenálló képességét, illetve asztma kialakulását idézheti elő ( Az ózon üvegházhatású gáz, hozzájárul a légkör felmelegedéséhez. A nitrogén-monoxid (NO) és nitrogén-dioxid (NO 2 ) antropogén forrásai elsősorban a fosszilis tüzelőanyagok és biomassza égetése, pl. a közlekedés és az erőművek. Utóbbi ipari forrásoknál ma már jelentős sikerrel alkalmaznak NO emisszióját csökkentő ipari technológiákat (szakaszos égetés) vagy katalitikus átalakítást. A nitrogén-monoxid és nitrogén-dioxid gyorsan egymásba alakulhat és általában egyensúlyi koncentrációban van jelen, ezért közös jellemzésükre az NO x használatos. Az NO x erősen reakcióképes gáz, mely a légúti nyálkahártyával érintkezve salétromos- illetve salétromsavvá alakul, és a szöveten károsodást, irritációt idéz elő ( Felszívódva a véráramba jut, az ott lévő hemoglobin molekulát methemoglobinná oxidálja, amely emiatt már nem képes az oxigén elszállítására a különböző szervekhez. Az általuk okozott tünetek már rövid expozíciós idő esetén megmutatkoznak; ezek a köhögés, hányinger, fejfájás, de akár tüdővizenyő, tüdőgyulladás kialakulását is előidézhetik. A NO 2 mérgező hatású a növényekre, fejlődésüket, növekedésüket már rövid idő alatt is meggátolhatja. Savas kémhatása miatt korrodálja a fémeket, károsítja az épületeket. Összességében az emberiség által emittált nitrogén-oxidok a légkörbe kerülő kb. 75%-át adják és az antropogén NO x 80%-a a közlekedésből származik ( 7

8 A szén-monoxid (CO) antropogén forrása a széntartalmú tüzelőanyagok tökéletlen égése, elsősorban a közúti közlekedés, illetve a kohászat, különösen a kokszgyártás ( A szén-monoxid a vérben lévő hemoglobin molekulával kapcsolatba lépve megakadályozza az oxigén felvételét, ami a szív- és az idegrendszer oxigén hiányát okozza. Heveny mérgezés esetén fejfájást, szédülést, fáradtságot, nehézlégzést, míg súlyos esetben eszméletvesztést, légzésbénulást idézhet elő (EEA, 2013). A kén-dioxid (SO 2 ) fő antropogén forrása elsősorban a barnaszén (amely akár 3% ként is tartalmazhat) és a kéntelenítetlen gázolaj égetése, illetve a színesfém kohászat (Nriagu és Davidson, 1986). Belélegzésekor abszorbeálódik a nyálkahártyán, savas kémhatása miatt irritálja és roncsolja azt. A véráramba bekerülve a hemogblobint szulfhemoglobinná alakítja át, így meggátolja az oxigénfelvételt ( Heveny mérgezés esetén nehézlégzést, fejfájást, köhögést, asztmás rohamokat, súlyos esetben légzőszervi megbetegedéseket okozhat. A kén-dioxid az épített környezetben is jelentős károkat idézhet elő (Horváth, 1986). A kénsav a kálcium-karbonáttal reakcióba lépve a vízben jobban oldódó gipszet hoz létre, ezzel károsítva a mész- és a homokkőből készült épületeket (Zichler et al., 2007). A kénsav a savas eső egyik fő összetevője, pusztítja az erdőket és a folyók, tavak ökoszisztémáját. Korrodálja, oldja a fémeket, ezáltal a hidak, a műemlékek károsodhatnak. A felsorolt légszennyezők közül legtöbbször és általánosan az aeroszol és az ózon jelent megnövekedett egészségügyi kockázatot (EEA, 2013). Az ózon koncentrációja a földrajzi szélességgel (napsugárzással) is kapcsolatban van, így a Kárpát-medence általános elhelyezkedését tekintve a légköri aeroszol nevezhető a legfontosabb általános légszennyezőnek. Nagyvárosokban a fő emissziós források között a közúti gépjármű forgalom, a háztartási fűtés és tüzelés, a régióban elhelyezkedő ipar, valamint a nagytávolságú légköri transzport játszik szerepet. Ezek közül érdemes a közlekedéssel külön is foglalkozni, mert tipikus napi menettel jellemezhető. Budapest belvárosában mért gépjármű forgalom alakulását munkanapokon és hétvégén az 1. ábrán mutatom be. 8

9 Gépjárműforgalom [h -1 ] Munkanapokon Hétvégéken 0 00:00 03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 24:00 Idő [hh:mm] 1. ábra: Gépjárműforgalom napi változása a Várhegy-alagútban. A maximumokat a piros nyilak jelölik. (Salma et al., 2011) Munkanapokon, a reggeli órákban a gépjárműforgalom monotonon növekszik, délelőtt 7 és 8 óra között eléri első maximumát, egészen 17 óra körülig kisebb ingadozások mellett magas szinten marad. A forgalom második maximuma 17 óra körül alakul ki, ezután monotonon csökken a másnap hajnali órákig. Hétvégén kis eltérés tapasztalható a gépjárműforgalom napi alakulásában. A reggeli, monoton növekedés hétvégén lassabb, az első maximum, mely kisebb a munkanapokénál délben, a második, szélesebb maximum pedig 18 óra körül alakul ki. A 2 csúcs között minimum keletkezik délután 3 óra körül. A gépjárműforgalom változása, a kialakuló 2-csúcsú mintázat a lakosság és utazók szokásos, napi tevékenységeivel magyarázható. A közúti közlekedés által emittált, rövid tartózkodási idejű szennyező anyagok koncentráció változásában ugyanezt a mintázatot lehet megfigyelni. 2.2 Fotokémiai szmog A levegőszennyezettség egyik súlyos formája a szmog. Nevét az angol smoke (füst) és fog (köd) szavak összeolvadásából kapta. Két fajtáját különböztethetjük meg: a reduktív vagy London-típusú, illetve az oxidatív vagy más néven Los Angeles-típusú szmogot. Reduktív típusú szmog legfőbb kémiai okozója a kén-dioxid illetve korom 9

10 aeroszol. Az elmúlt 30 évben a SO 2 kibocsátás drámai módon lecsökkent a fejlett iparú országokban és Magyarországon. Ennek köszönhetően jelenleg nem kell a reduktív szmog kialakulásától tartanunk Európában (Horváth, 2009). Emiatt dolgozatomban az oxidatív típusú szmoggal foglalkozom Kialakulásának feltételei és kémiai mechanizmusa A fotokémiai időszak (szmog) kialakulásához a nitrogén-oxidok és szénhidrogének jelentős koncentrációja szükséges. Ezek városokban leginkább az emberi tevékenységnek köszönhetően vannak jelen és elsősorban a közúti gépjármű közlekedésből származnak. A nitrogén-oxidok közül a nitrogén-monoxid (NO) és nitrogén-dioxid (NO 2 ) játszanak szerepet kialakulásában. A levegőbe elsősorban NO kerül, mely NO 2 -vé oxidálódik az O 3 -nal, egyensúlyra vezető folyamatban (Wallace és Hobbs, 2006): NO + O 3 NO 2 + O 2 (1) NO 2 + hν NO + O (2) O + O 2 + M O 3 + M (3) A szénhidrogének (alkánok, alkének, aromás vegyületek) olyan illékony szerves vegyületek, melyek városokban főként antropogén forrásból (fosszilis tüzelőanyag, biomassza égetése, festék- és vegyiparban használt szerves oldószerek, hígítók illetve folyékony üzemanyagok használata) jutnak a légkörbe. A fotokémiai szmog kialakulásának a nyári időszakban kialakuló, napsütéses, anticiklonális időjárási viszonyok kedveznek (Spiro et al., 2012). Ezen időszakot általában magas napi hőmérséklet, gyenge szél és állandóság jellemzi. A szmog kialakulásában a hőmérsékleti inverzió is szerepet játszik. Az inverziós réteg gátolja a levegő függőleges elkeveredését és néhány napos fennállása a levegőbe emittált szennyező anyagok, közöttük a szmog elővegyületeinek hígulását jelentősen csökkenti. Az inverzió korlátozza továbbá a felhők kialakulását, melyek hiányában intenzív a felszínre beérkező napsugárzás, ami a fotokémiai reakciók szempontjából szintén előnyös. A csapadék segíti a levegőben levő szennyező anyagok nedves ülepedését, így annak hiányában a vízoldható nyomgázok hosszabb ideig tartózkodnak a légtérben. 10

11 Az oxidatív típusú szmog kialakulásának egyszerűsített, kémiai mechanizmusát az 2.ábrán mutatom be. A fotokémiai szmog láncreakcióval alakul ki, amelynek kezdő szakasza az iniciáció, tehát a hidroxil-gyök keletkezése. Az oxigén tartalmú szabad gyökök meghatározó szerepet játszanak a légkör oxidációs folyamataiban (Mészáros, 1997). A hidroxil-gyök jelentősége abban rejlik, hogy nem reagál a levegő fő és mellék komponenseivel (N 2, O 2, Ar), illetve a szén-dioxiddal, ezért túléli azt az időt, ami a nyomgázokkal való reakcióhoz szükséges. 2. ábra: A fotokémiai időszak kémiai mechanizmusa (Salma et al., 2012) A mechanizmus következő szakasza a propagáció, azaz láncvivő szakasz, amelyben a hidroxil-gyök nem-gyök jellegű, kiindulási anyagokkal reagálva újabb láncvivőket (gyökök) eredményez. A fotokémiai időszak egyik fő terméke az ózon elsősorban a propagáció során keletkezik nagy mennyiségben. Egy szénhidrogén oxidációja akár 7 9 molekula ózont is eredményezhet (Spiro et al., 2012). A propagációs szakaszban emellett aldehidek és ketonok keletkeznek jelentős mennyiségben. A termináció az epizódus lánczáró szakasza, mely során a gyökök olyan reakciókban vesznek részt, melyben nem termelnek újabb láncvivőket, azaz a reakciólánc megszakad. A termináció során újabb termékek jönnek létre: hidrogén- 11

12 peroxid (H 2 O 2 ), salétromsav (HNO 3 ), szerves nitrátok (ROCNO 2 ), peroxi-acil-nitrát (PAN). A kialakuló, erősen oxidáló levegőkörnyezetben az oxidációs termékek egyensúlyi gőznyomása általában kisebb, mint a reaktánsoké, ezért tendenciájuk lesz kondenzált (cseppfolyós vagy szilárd) fázis létrehozására. Végezetül tehát kialakul a fotokémiai aeroszol Egészségügyi és környezeti hatások A fotokémiai időszak során kialakuló homály (photochemical haze) csökkenti a látótávolságot, sárgás felhőre emlékeztet. A keletkező termékek olyan kémiai anyagok, amelyek komoly egészségi kockázatokat jelentenek és adott koncentrációban megbetegedéseket okozhatnak. Az oxidatív típusú szmog esetén szem- és nyálkahártya irritációt tapasztalhatunk. Jelei közé tartozik a látásélesség romlása, a csökkenő koncentrációképesség (Spiro et al., 2012). Okozhat szöveti károsodást, a védekező mechanizmusok gyengülését illetve különféle légzőszervi megbetegedéseket (köhögés, hörghurut, emphysema, tüdőgyulladás, tüdőödéma), súlyosbíthatja a már meglévő tüneteket. A fotokémiai szmog a növényekre is hatással van. Az ózon a levelekben lévő klorofilt roncsolja, hatására azokon barna foltok jelennek meg, majd a levelek fodrosodnak, lehullanak. A PAN mutagén és karcinogén komponens, emellett korlátozza a növények növekedését, szöveteiket károsítja, ezáltal azok ellenálló képessége csökken. Az ózonnál stabilabb, ezáltal nagy távolságokra is elszállítódhat (Manahan, 2005). A mechanizmus során keletkezett oxidálószerek az épített környezetet is károsítják, korrodálják a fémeket, degradálják a műanyagot, a gumit (ozonolízis), a különböző szerkezeti anyagokat. 2.3 A füstködriadó időszakok elrendelésének háttere A levegő minőségének azonnali (on-line) mérése, folyamatos megfigyelése (monitorozása) céljából országos mérőhálózatot hoztak létre. A 6/2011. (I.14.) VM rendelet meghatározza a légszennyezettség mérés feladatait, illetve kimondja, hogy a méréseket az Országos Légszennyezettségi Mérőhálózat végzi (OLM). A 306/2010. (XII. 23.) Korm. rendelet rendelkezik a légszennyezettség méréséről. Az OLM telepítése és fenntartása állami feladat, melynek működtetését a Környezetvédelmi-, 12

13 Természetvédelmi és Vízügyi Felügyelőségek végzik ( A mérőhálózat adatai szolgáltatják az alapot a különböző intézkedések elrendeléséhez, illetve hosszú távú intézkedésekhez és engedélyekhez. Az OLM az ország egész területén méri és értékeli a légszennyezettséget az automatikus mérőhálózat, a manuális mérőhálózat, mobil mérőállomások és időszakos mintavételek segítségével. Szakmai felügyeletét a Környezetvédelmi Helyettes Államtitkár (KHÁT) látja el. A szakmai irányítás gyakorlatai feladatait a KHÁT felügyeletével a Levegőtisztaság-védelmi Referencia Központ és Laboratórium (LRK) végzi, amely az Országos Meteorológiai Szolgálat (OMSZ) egységeként működik. Az OMSZ ellátja az OLM minőségirányítási, adatközponti feladatait, valamint elvégzi a folyamatos mérésre alkalmas készülékek típus jóváhagyási vizsgálatát A budapesti légszennyezettségi mérőhálózat Budapesten kb. 2 millió ember él, azaz az ország lakosságának egyötöde. Környezete levegő minőségének ismerete emiatt kiemelt fontosságú, melynek méréséről a budapesti mérőhálózat gondoskodik. A budapesti mérőhálózat az OLM része. A fővárosi mérőállomások a Közép-Dunavölgyi Környezetvédelmi, Természetvédelmi és Vízügyi Felügyelőség (KöDVKTVF) hatáskörébe tartoznak. A felügyelőség feladatait és hatáskörét a 347/2006. (XII.23.) Korm. rendelet rögzíti. Budapesten a levegőminőség megítélését 12 állomásból összetevődő automata mérőhálózat segíti. A mérőállomások elhelyezkedése a következő: IV. ker., Káposztásmegyer; II. ker., Pesthidegkút, Községház u. 10.; XV. ker., Kőrakás park; XIII. ker., Honvéd telep, Dózsa Gy. út; II. ker., Széna tér; V. ker., Erzsébet tér; VIII. ker., Teleki tér; XI. ker., Kosztolányi Dezső tér; X. ker., Gergely utca; XVIII. ker., Gilice tér; XXI. ker., Csepel, Szent István út és XXII. ker., Budatétény, Tűzliliom u., amelyek elhelyezkedését a 3. ábrán szemléltetek. 13

14 3. ábra: A budapesti automata mérőhálózat állomásai (forrás: A mérőállomások kulcsfontosságú légszennyezőket (SO 2, CO, NO 2, NO x, O 3 és PM 10 szálló por), valamint az értékeléshez szükséges, alap meteorológiai tényezőket mérik órás időfelbontásban. A különböző légszennyezők koncentrációjának meghatározását automatikus mérőműszerekkel, szabvány szerint végzik (6/2011. (I.14.) VM rendelet). A nitrogén-dioxidot és a nitrogén-monoxidot kemilumineszcenciás módszerrel, a kén-dioxidot ultraibolya fluoreszcenciával, az ózont UV fotometriás módszerrel mérik, a szén-monoxid esetén nemdiszperzív infravörös spektroszkópiás módszert alkalmaznak. A PM 10 és PM 2.5 méretfrakciójú részecskék tömegkoncentrációjának meghatározását béta-sugárzás abszorpcióján alapuló módszerrel végzik. Az OLM hivatalos honlapján ( a lakosság is folyamatosan tájékozódhat a mérőállomásokon mért adatokról. A levegőtisztaság védelméről a magyar jogszabály az EU irányelvekkel összhangban álló rendeleteket rögzít. A levegőterheltségi szint határértékeiről és a helyhez kötött légszennyező pontforrások kibocsátási határértékeiről a 4/2011. (I.14.) VM rendeletből, a levegőterheltségi szint és a helyhez kötött légszennyező források kibocsátásának vizsgálatával, ellenőrzésével, értékelésével kapcsolatos szabályokról 14

15 pedig a 6/2011. (I.14.) VM rendeletből tájékozódhatunk. Magyarországon a szmogriadó terv készítésének feltételeit, követelményeit és végrehajtásának módját a 306/2010. (XII. 23.) Korm. rendelet rögzíti. A jogszabály különböző levegőminőségi előírásokat tartalmaz, emellett megköveteli, hogy azokon a településeken, ahol lehetséges szmoghelyzet kialakulása, annak megelőzésére és a vészhelyzet tartósságának csökkentésére füstködriadó tervet kell kidolgozni és végrehajtani Szmogriadó intézkedési terv Budapesten Budapesten először 1956-ban dolgoztak ki és fogadtak el füstködriadó tervet, amelynek előírásai a reduktív típusú szmogra vonatkoztak (Zichler et al., 2007). A jelenlegi füstködriadó terv a többször módosított 69/2008. (XII. 10.) Főv. Kgy. rendelet, amely november 15-én lépett hatályba. Célja, hogy meghatározza a környezetveszélyeztetést okozó légszennyezettség kialakulása esetén az emberi élet és egészség megóvása érdekében szükséges intézkedéseket, azok elrendelésének és végrehajtásának szabályait. A szmogriadónak tájékoztatási és riasztási fokozata van. Ezen fokozatokat abban az esetben kell kihirdetni, ha a jogszabályban rögzített (4/2011. (I.14.) VM rendelet) határértékeket három mérőállomáson, egy időben mért gáznemű légszennyező anyag koncentrációjának 3 egymást követő, 1 órás átlaga meghaladja. Szálló por (PM 10 aeroszol) esetében 2 egymást követő nap 24 órás átlagának kell meghaladnia a rendeletben rögzített határértékeket, emellett elrendeléséhez az OMSZ által kiadott meteorológiai előrejelzést is figyelembe kell venni. A szmogriadó elrendelésének szükségességét tehát a mért koncentrációk és az adott meteorológiai jellemzők alapján határozzák meg. Az egyes légszennyező anyagok füstködriadó fokozatokhoz tartozó küszöbértékeit az 1. táblázatban foglaltam össze: 15

16 1. táblázat: A füstködriadó tájékoztatási és riasztási küszöbértékei a 4/2011. (I.14.) VM rendelet 3. melléklete alapján Légszennyező anyag Tájékoztatási küszöbérték [μg m -3 ] Riasztási küszöbérték [μg m -3 ] Kén-dioxid (SO 2 ) Nitrogén-dioxid (NO 2 ) Szén-monoxid (CO) Szálló por (PM 10 ) Ózon (O 3 ) (8 órás mozgó átlag) A szmogriadó fokozatát és az adott fokozathoz meghatározott intézkedéseket a főpolgármester rendeli el és szünteti meg. Az elrendeléskor bevezethető, korlátozó intézkedések - melyek az összes szennyező anyag esetében elmondhatóak - a következők: a helyhez kötött légszennyező pontforrások üzemeltetőinek felszólítása kibocsátásuk mérséklésére, csökkentésére, a gépjárművek sebességének és a belvároson átmenő gépjárműforgalomnak a korlátozása, azon gépjárművek használatának korlátozása, amelyek rendszámtábláján fekete és piros színű környezetvédelmi plakett látható, avar és kerti hulladék nyílt téri égetésének tilalma, a lakosság és közüzemek légszennyező anyag kibocsátásának mérséklése. A bevezetendő korlátozó intézkedések módját, mértékét mindig a várható füstködhelyzet alapján állapítják meg. Tájékoztatási fokozat esetén az intézkedések kérés jellegűek, míg riasztási fokozat esetén a lakosságnak kötelezettsége az elrendelt intézkedéseket betartani. 16

17 3. Az adatbázis kialakítása és kiértékelési módszerei A füstködriadó időszakok kezdetének és végének meghatározását a Budapest Főváros Főpolgármesteri Hivatal hivatalos honlapján ( közzétett információk alapján végeztem. Budapest történetében összesen tízszer rendelték el a szmogriadó valamely fokozatát november végéig. A szmogriadók minden esetben a fűtési időszakban alakultak ki, ezért célszerű az eseményeket ezen időszakok szerint áttekinteni. A 2008/09 téli időszakban kétszer, összesen 7 napig, a 2009/10 téli időszakban egyszer, összesen 2 napig, a 2010/2011 téli időszakban négyszer, összesen 11 napig, míg a 2011/2012 téli időszakban háromszor, összesen 20 napig volt szükség a szmogriadó valamelyik fokozatának kihirdetésére. A 2012/13 téli időszakban nem kellett szmogriadót foganatosítani. A szmogriadók tartamát és fokozatait a 2. táblázatban foglaltam össze. A tájékoztatási illetve riasztási fokozatnál feltüntetett értékek azon napoknak a számát jelzik, amelyek során a fokozat érvényben volt. Sorszám 2. táblázat: A szmogriadók száma és fokozatuk Budapesten Időszak Tájékoztatási fokozat [nap] Riasztási fokozat [nap] A füstködriadó időszakok összehasonlító vizsgálatának céljából adatbázist készítettem, amely a kulcsfontosságú levegőszennyezők koncentrációit és mikrometeorológiai tényezőket tartalmazza 1 órás felbontásban a szmogriadók előtti 5, a szmogriadók alatti, és utána következő 4 napon át. Azért ezt az időfelbontást használtam, mert a szmogriadókat minden esetben a megnövekedett PM 10 aeroszol koncentráció miatt hirdették ki. Az elrendelésekor tehát teljesülnie kellett a rendeletben 17

18 meghatározott feltételeknek, azaz koncentrációjának a szmogriadót megelőző 2 napon meg kellett haladnia a határértéket. Emiatt vizsgáltam a szmogriadók előtti 3+2 napot. A szmogriadó utáni 1+3 napot pedig azért választottam, mert a szmogriadó visszavonásának napja nem feltétlenül volt egész nap. 3.1 Légköri koncentrációk, mikrometeorológiai adatok és időjárási típusok A légszennyező anyagok koncentrációit az OLM hivatalos honlapjáról ( töltöttem le. Mivel a fotokémiai időszak és a súlyos szennyezettségi helyzet a város egészét, különösen az egész belvárost érinti, ezért a 12 mérőállomásból csak a 4, belváros levegőminőségét reprezentáló állomás adatait vettem figyelembe. A mérőállomások helyszíne a következő: II. ker., Széna tér; V. ker., Erzsébet tér; VIII. ker., Teleki tér; XI. ker., Kosztolányi Dezső tér. Pontos elhelyezkedésük a 3. ábrán megtekinthető. Az adatbázisom készítéséhez ezen adatok órás átlaga volt elérhető. A mért légszennyező komponensek: PM 10 és PM 2.5 aeroszol részecskék tömegkoncentrációja, CO, NO x, SO 2, O 3. Az analitikai adatok bizonytalansága 10% körülinek tekinthető. A belváros meteorológiai helyzetének jellemzésére az OMSZ által az ELTE Meteorológiai Tanszékére kihelyezett városklíma mérőállomás által mért adatokat használtam fel. Öt meteorológiai változót használtam: levegő hőmérséklet, napsugárzás, relatív páratartalom, légnyomás és szélsebesség. A mérőállomás által mért 10 perces adatokból órás átlagokat készítettem. A mikrometeorológiai adatok mellett a troposzférában elhelyezkedő koncentrációk alakulását (azonos abszolút mennyiségek esetén is) érzékenyen befolyásolja a keveredési határréteg vastagsága (planetary boundary layer, PBL). Mivel PBL adatok nem álltak rendelkezésemre, ezért azokat más adatsorokból magam határoztam meg (lásd a 4.1 fejezetet). A vizsgált időszakok időjárási körülményeinek tipizálásához a Péczely-féle makroszinoptikus helyzetek jelentettek segítséget. Az időjárási helyzetek makroszinoptikus osztályozására számos módszer létezik (van Bebber illetve Hess- Brezowsky-féle módszer). A Péczely-féle tipizálási módszert azért választottuk, mert típusait a Kárpát-medence területére értelmezi. A módszer azon alapul, hogy a keletkezési helyükről áthelyeződő, elsodrodó légnyomási képződmények (ciklonok, 18

19 anticiklonok) tulajdonságai ismeretében meghatározható az általuk uralt térség időjárása (Péczely, 1983). A Péczely-féle időjárási helyzet meghatározása a tengerszintre átszámított légnyomásértékek alapján történik. A különböző időjárási helyzeteket 0-24 óráig értelmezi, így minden egyes napra külön típust határoz meg. A különféle légnyomási rendszereket az 1015 hpa küszöbérték alapján különíti el. A Péczely-féle tipizálási módszer a Kárpát-medence időjárásának leírására 13 időjárási helyzetet (6 ciklonális és 7 anticiklonális típusút) különböztet meg. foglaltam össze. Ezeket a 3. táblázatban 3. táblázat: A Péczely-féle makroszinoptikus kódok Meridionális irányítású helyzetek északias áramlással Meridionális irányítású helyzetek délies áramlással Regionális nyugati áramlás helyzetei Ciklon hátoldali áramlásrendszere Anticiklon a Brit-szigetek térségében mcc AB Mediterrán ciklon hátoldali áramlásrendszere CMc Ciklon előoldali áramlásrendszere Anticiklon Magyarországtól keletre mcw Ae Mediterrán ciklon előoldali áramlásrendszere CMw Zonális ciklonális Nyugatról benyúló anticiklon Anticiklon Magyarországtól délre Zc Aw As Zonális keleti áramlás helyzetei Anticiklon Magyarországtól északra An Anticiklon Fennoskandinávia térségében AF Centrum helyzetek Anticiklon a Kárpát-medence fölött A Cikloncentrum a Kárpát-medence fölött C 3.2 A keveredési réteg vastagsága A troposzféra azon alsó rétegét, amely legfeljebb 1 órán belül reagál a földfelszínen bekövetkező emissziós változásokra keveredési rétegnek (PBL) nevezzük. Vastagsága 0 3 km között változik, napi ingadozásának tipikus mintázata van; éjszaka vastagabb, nappal vékonyabb. Stabilitása és áramlási rendszere határozza meg a benne található szennyező anyagok mozgását, áramlását és keveredését. Ebben a rétegben mennek végbe az ülepedési folyamatok is, így a szennyező anyagok légköri forgalma leginkább itt játszódik le. A keveredési réteg vastagság meghatározásának többféle módszere van. 19

20 Kiszámítható az időjárási modellekből és meghatározható kísérleti adatsorok közvetlen feldolgozásával. Ilyen pl. a kibővített részecskemódszer vagy a Richardson számon alapuló módszer (Wenhardt, 2008). A keveredési réteg vastagságának meghatározását a fővárosra vonatkozóan meteorológiai szondával mért adatokból végeztem el. Az OMSZ Gilice téri mérőállomásán 00:00 UTC illetve 12:00 UTC órakor mérik a különböző meteorológiai változók magassági eloszlását. Ezek az adatok a Wyoming-i Egyetem honlapján ( megtalálhatóak. A keveredési réteg vastagságát részecskemódszer segítségével határoztam meg. A módszer a virtuális potenciális hőmérséklet (t v ) magassági változásának vizsgálatán alapul. Virtuális hőmérsékletnek nevezzük azt a hőmérsékletet, amit a száraz levegő felvenne, ha az adott nyomáson a sűrűsége megegyezne az r [kg/kg] vízgőz keverési arányú nedves levegő hőmérsékletével (Wenhardt, 2008): t v = t (1+0,608 r) (4),ahol t a léghőmérséklet. Ha a hőmérséklet helyett a potenciális hőmérsékletre alkalmazzuk a (4) egyenletet, akkor eredményként a virtuális potenciális hőmérsékletet kapjuk. Adott nyomású és hőmérsékletű levegőelem potenciális hőmérséklete az a hőmérséklet, amit akkor venne fel, ha nyomását 1000 hpa-ra változtatnánk hőcsere nélkül (azaz pusztán tágulás vagy összehúzódás révén). A virtuális potenciális hőmérséklet értékeket ábrázoltam a magasság függvényében, majd a magassági profilon megkerestem az első magassági szintet, ahol a virtuális potenciális hőmérséklet újra felveszi a felszín közelében mért értéket. Az így kapott magasságérték a planetáris határréteg teteje. A 4. ábrán a virtuális potenciális hőmérséklet változását mutatom be példaként. Ha a magassági profil nem tette lehetővé a keveredési réteg vastagságának meghatározását, akkor a mikrometeorológiai értékekben együttesen bekövetkező ugrásszerű változás magasságát tekintettem a PBL valószínűsíthető magasságának. Végül a keveredési réteg vastagságának meghatározásához a planetáris határréteg magasságának értékéből kivontam a Gilice téri mérőállomás tengerszint feletti magasságát (139 m). 20

21 Magasság [m] Virtuális potenciális hőmérséklet [K] 4. ábra: A keveredési határréteg meghatározása részecskemódszer segítségével november 2-án 13:00 órakor az 1. szmogriadó alatt 3.3 Leíró statisztika A füstködriadó időszakokra vonatkozó légszennyező anyagok és meteorológiai tényezők adatsoraira megállapítottam a minimális, maximális és átlagos értékeket külön a szmogriadó előtti, alatti és utáni időszakokra. Az időváltozékonyság követése érdekében napi meneteket határoztam meg az összes változó esetében és az összes időszakra vonatkozóan. Összesen 80 ábrát készítettem, amelyek a koncentrációk és a meteorológiai tényezők időbeni változékonyságát jelenítik meg. 21

22 4. Eredmények és megvitatásuk A szmogriadó időszakok alatt mért légszennyező anyagok adatainak elemzéséhez a 4/2011 (I.14.) VM rendeletben előírt kritikus értékeket, illetve Budapest szmogriadó rendeletében szereplő határértékeket vettem figyelembe (69/2008. (XII. 10.) Főv. Kgy. rendelet). 4.1 Átlagértékek A 4. táblázatban összefoglaltam Budapest belvárosára vonatkozó légszennyezők koncentrációjának átlagát az elrendelt füstködriadó előtti 5 napon, a füstködriadók alatt és utáni 4 napon. A PM 10 aeroszol esetén a szmogriadó időszakához a riadó előtti 2 napot is figyelembe vettem, mert a szmogriadó elrendelésének ez a feltétele (lásd a fejezetet). Így a PM 10 aeroszol esetén a táblázatban szereplő átlagok a szmogriadó előtti 3, a szmogriadó alatti napok plusz 2 megelőző nap illetve a szmogriadó utáni 4 napra vonatkoznak. 4. táblázat: A kulcsfontosságú légszennyezők átlagértéke Budapest belvárosában a füstködriadó időszakok előtti, alatti és utáni napokon PM 10 [μg m -3 ] CO [mg m -3 ] NO x [μg m -3 ] O 3 [μg m -3 ] SO 2 [μg m -3 ] Napi eü. határérték Riadók sorszáma Előtt Alatt Után Előtt Alatt Után Előtt Alatt Után Előtt Alatt Után Előtt Alatt Után ,03 0,79 0, ,7 8,2 8,5 7,9 11,4 11, ,82 1,28 0, ,9 13,3 13,4 15,3 15,5 19, ,98 0,90 0, ,5 23,8 27,7 17,6 17,6 8, ,16 1,42 0, ,1 3,2 17,1 17,4 7,6 5, ,47 1,24 1, ,0 13,5 17,9 7,3 6,3 7, ,01 0,66 0, ,1 29,3 15,3 9,1 7,8 6, ,93 0,74 0, ,8 30,0 33,5 9,0 7,7 8, ,15 1,05 0, ,6 13,8 10,4 10,0 10,2 7, ,12 1,27 0, ,1 7,3 14,3 6,7 7,3 5, ,97 0,90 0, ,8 19,2 28,7 13,7 11,2 6,5 A füstködriadó időszakok minden esetben a téli hónapokban alakultak ki, elrendelésükre mindegyik alkalommal a megnövekedett PM 10 aeroszol 22

23 tömegkoncentráció miatt volt szükség. A szmogriadó alatti illetve az azt megelőző 2 napra számolt PM 10 tömegkoncentráció átlagértékek minden esetben nagyobbak voltak, mint a szmogriadó előttiek. Az időszakok után az átlagértékek jelentősen lecsökkentek, ami a szmogriadó visszavonását indokolta. A 4. táblázatból az is látható, hogy a belvárosi átlagkoncentráció szmogriadó időszakára számolt átlaga nem minden esetben haladta meg a határértéket. Ez arra utal, hogy helyi eltérések vannak a mérőállomások közvetlen környezetének levegőminősége tekintetében. Mindez a mérőállomások eltérő típusaival (közlekedési csomópont, belvárosi háttér) magyarázható. A szén-monoxid, ózon és kén-dioxid koncentrációja a vizsgált időszakok esetén az egészségügyi határérték alatt maradt Budapest belvárosában. A szén-monoxid 24 órás és éves egészségügyi határértéke rendre 5 mg m -3 illetve 3 mg m -3. Ezt egyetlen esetben sem közelítette meg az időszakok alatt a CO mért koncentrációja. Ugyanezt tapasztaltuk kén-dioxid, melynek 24 órás illetve éves határértéke 125 μg m -3 illetve 50 μg m -3, illetve ózon esetében is. Az ózonra vonatkozó határérték: 8 órás mozgó átlag maximuma 120 μg m -3. A NO x koncentrációja viszont többször növekedett meg jelentősen a füstködriadó időszakok alatt. Az NO x határértéke: 150 μg m -3, melyet mint a 4. táblázatban is látható a NO x koncentrációk valóban többször is meghaladnak. CO és NO x esetén az átlagértékeik hasonlóan alakultak a vizsgált időszakokban, a legtöbb esetben nagyobb koncentrációban voltak jelen a szmogriadó időszak előtti napokon, mint a szmogriadó időszak idején. Az O 3 és SO 2 esetén ilyen tendenciát nem tapasztaltunk, átlagértékeik rendszertelenül változtak az időszakok során. A füstködriadó időszakok kialakulásában azonban nemcsak a légszennyező anyagok kibocsátásának van fontos szerepe, hanem a meteorológiai tényezőknek is (Salma et al., 2004). Ugyanazon mennyiségű légszennyező anyag koncentrációja lehet nagyobb, ha pl. a keveredési réteg vastagsága valamilyen okból csökken. Ilyen esetekben az azonos forrástípusokból származó légszennyező anyagok koncentrációja leggyakrabban együtt változik. Az 5. táblázatban a mikrometeorológiai paraméterek átlagértékeit tüntettem fel. Az adatok itt is a szmogriadó előtti 3, a szmogriadó alatti és az azt megelőző 2 nap illetve a szmogriadó utáni 4 nap átlagát fejezik ki. 23

24 5. táblázat: Budapest belvárosát reprezentáló levegőhőmérséklet (T), relatív páratartalom (RH), szélsebesség (WS) és napsugárzás (Rad) átlagértékei a füstködriadó időszakok előtt, alatt és után. (n.a. nem hozzáférhető) T RH WS Rad [C ] [%] [m s -1 ] [W m -2 ] Riadók sorszáma Előtt Alatt Után Előtt Alatt Után Előtt Alatt Után Előtt Alatt Után 1. 14,3 14,0 9, ,0 2,6 1, ,3-5,0-2, ,4 1,7 2,1 n.a. n.a. n.a ,0-4,9-3, ,4 2,6 3,1 n.a. n.a. n.a ,3-1,2 0, ,3 2,9 5,3 n.a. n.a. n.a ,3-4,5-3, ,6 2,1 2,0 n.a. n.a. n.a ,0-4,2 2, ,7 1,6 2,8 n.a. n.a. n.a ,7 0,3 2, ,9 1,6 2,7 n.a. n.a. n.a ,1 9,8 6, ,2 2,0 2, ,1 2,5 0, ,4 1,4 1, ,4-7,5 1, ,0 1,8 3, A táblázat azt mutatja, hogy a riadók alatt minden esetben gyenge volt a légmozgás, emellett gyakran alacsony hőmérsékletet tapasztaltunk. A kialakult kis szélsebességnek a levegőszennyezettség alakulásában fontos szerepe van, mivel nem biztosítja a levegő áramlását, így a levegőben elhelyezkedő szennyező anyagok feldúsulását eredményezi. A légszennyező anyagok koncentrációjának gyors csökkenését különösen a 8 m s -1 -nál nagyobb szelek segítik elő (Moser és Pálmai, 2006). A legtöbb szmogriadó esetében az átlagos szélsebesség nem haladta meg a 4 m s -1. A füstködriadó időszakokat emellett a legtöbb esetben nagy relatív páratartalom is jellemezte. A levegő páratartalma nemcsak a felhő- és csapadékképződést befolyásolja, hanem jelentős a részecskékkel való kölcsönhatása miatt is (Moser és Pálmai, 2006). A levegő nagyobb nedvességtartalma akadályozza a hidrofil részecskék agglomerációját, így azok hosszabb ideig lebegve maradnak, nem ülepednek ki, ezáltal rontják a levegő minőségét. Az időszakok alatt a mikrometeorológiai adatok átlagértékei rendszertelenül változnak, nem tapasztalható egyértelmű tendencia a szmogriadó előtti, a szmogriadó alatti és utáni napokon. 24

25 4.2 Időbeni változékonyság A különböző légszennyező anyagok és meteorológiai változók időmenetének kombinált előfordulását az időszakok osztályozására használtuk fel. Az időmeneteket grafikonokon ábrázoltuk, melyek változékonysága megmutatja a szmogriadó időszakok folyamatait, dinamikáját, ami több információt szolgáltat, mint az átlagértékek. Az eredményeket válogatott időszakok illetve ábrák bemutatásával ismertetem A fotokémiai szmog kizárása Az 5. ábrán az első szmogriadó időszakhoz kapcsolódó PM 10 és PM 2.5 tömegkoncentrációjának menete látható. Az ábrán feltüntetett zöld illetve narancssárga és piros vízszintes vonalak a PM 10 méretfrakciójú aeroszol napi egészségügyi határértékét illetve a tájékoztatási és riasztási szmogriadó határértéket jelölik. A sárga háttér a tájékoztatási fokozat napjait mutatja PM 10 PM 2.5 Koncentráció [ g m -3 ] Dátum [ééhhnn] ábra: Az aeroszol átlagos tömegkoncentrációjának időmenete a belvárosban az első szmogriadó idején. A sárga mező a riadó tájékoztatási fokozatának napjait jelöli, a zöld illetve narancssárga és piros, vízszintes vonalak a PM 10 aeroszolra vonatkozó egészségügyi illetve tájékoztatási és riasztási szmogriadó határértéket jelölik. 25

26 A későbbi ábrákon piros háttér is megjelenik majd, amely a riasztási fokozat napjait jelöli. A PM 10 koncentráció napi menete nem volt markáns, a riadó alatt alig hasonlít az 1. ábrán látható gépjárműforgalom 2-csúcsú mintázatára. A PM 10 koncentrációja a riadó előtt több nappal az egészségügyi határérték körül ingadozott, a riadó előtti 2 3 napban növekvő tendenciát mutatott. A PM 2.5 koncentrációja viszont végig kicsi maradt, időben ugyan ingadozott, de nem volt tapasztalható tendenciózus változás. A kapcsolódó egészségügyi határérték/irányérték 25 μg m -3, ezt a PM 2.5 koncentráció az időszak alatt egyetlen esetben sem érte el. A PM 10 és PM 2.5 közötti eltérő időváltozékonyság a reszuszpenzió szerepére utal, melynek hatására a kiülepedett durva részecskék a felszíni porral együtt ismételten a levegőbe jutnak. A fotokémiai szmog egyik fő terméke a fotokémiai aeroszol, mely másodlagos aeroszol, ezért az ilyen részecskék a PM 2.5 méretfrakcióba tartoznának. Mivel a szmogriadó időszak alatt nem tapasztalható a PM 2.5 aeroszol koncentrációjának tendenciózus növekedése, felveti annak kérdését, hogy a vizsgált időszakok alatt kialakult szennyezett levegőkörnyezet a fotokémiai szmog eredménye-e? A fotokémiai szmog egy másik fő terméke a troposzférikus ózon. Az ózon koncentrációjának időmenetét ugyanazon szmogriadó esetében a 6. ábrán mutatom be O 3 koncentráció [ g m -3 ] Dátum [ééhhnn] ábra: Az ózon koncentrációjának időmenete az első szmogriadó idején. A sárga mező a riadó tájékoztatási fokozatának napjait jelöli. 26

27 Látható, hogy az ózon koncentrációja az időszak alatt végig nagyon alacsony szinten maradt, az egészségügyi határérték tizede körül változott. A napfény intenzitása viszonylag kicsi volt az időszakok esetén, ami a fotokémiai reakciók szempontjából előnytelen (lásd az 5. táblázatot). A füstködriadó epizódok vizsgálatánál egyetlen esetben sem tapasztaltuk az ózon megnövekedett koncentrációját, így ez is azt támasztja alá, hogy a szennyezett időszak alatt valójában nem beszélhetünk jelentős fotokémiai mechanizmusról. Az ózon időmenetében lokális és regionális hatás is érvényesül. Lokális hatás esetén az ózon in situ keletkezik fotokémiai reakciók eredményeként. Ilyen esetekben az ózon koncentrációjának akkor alakul ki maximuma, amikor a legtöbb napsugárzás éri el a felszín közeli levegőt. Sok esetben azonban két maximum látható az ábrán. Ez esetben nagyobb térbeli skálán keletkezett, ózondús levegő áramlott a városba. A beáramláskor alakul ki az ózonnak az első maximuma, ezt követően a helyi, szennyezett levegővel összekeveredik, és reakciókba lép, ami csökkenti az ózon koncentrációját, így épp ott lesz a minimuma, ahol lokális esetben a maximumát várnánk Közúti közlekedés A közúti gépjárművek elsősorban üzemanyaguk elégetése során illetve mozgó alkatrészeik kopásával juttatnak szennyező anyagokat a levegőbe (Borsós és Salma, 2011). A kipufogógáz nitrogén-oxidokat, szén-monoxidot, aeroszol részecskéket illetve módosult szénhidrogéneket tartalmaz a legnagyobb mennyiségben. A NO x és CO kb. 47% és 65 80%-a a közúti közlekedésből származik Budapesten (Zichler et al., 2007). A 7. és 8. ábrán a kilencedik szmogriadó időszak idején mért PM 10 aeroszol illetve NO x, CO koncentrációk időmenetét mutatom be. 27

28 PM 10 koncentráció [ g m -3 ] Dátum [ééhhnn] 7. ábra: A PM 10 aeroszol tömegkoncentrációjának időmenete a kilencedik szmogriadó idején. A sárga és narancssárga mező a riadó tájékoztatási és riasztási fokozatának napjait, a zöld illetve narancssárga és piros vonalak a PM 10 aeroszol egészségügyi illetve riadóra vonatkozó tájékozatási és riasztási hatáértékét jelölik. 600 CO/ NO x Koncentráció [ g m -3 ] Dátum [ééhhnn] 8. ábra: A CO és NO x koncentrációjának időmenete a kilencedik szmogriadó idején. A sárga és narancssárga mező a riadó tájékoztatási és riasztási fokozatának napjait jelöli. 28

29 A PM 10, CO illetve NO x ugyanazt a növekvő tendenciát (szinte lineárisan növekvő burkológörbét) mutatja, tehát jelen esetben a megnövekedett PM 10 aeroszol koncentráció és a közúti közlekedés között erősebb kapcsolat állapítható meg. Emellett időmenetükben egy build-up vagy ráépülés jelenség is megfigyelhető. Ez a jelenség állandósult meteorológiai helyzet hatására alakul ki (pl. alacsony szélsebesség, kis keveredési réteg vastagság). Ilyenkor a légszennyező anyagok koncentrációja naprólnapra növekszik, amit mindhárom említett görbe jól szemléltet Regionális háztartási tüzelés A 9. és 10. ábrán a harmadik szmogriadó alatt mért PM 10 aeroszol illetve kéndioxid koncentrációjának időmenetét szemléltetem PM 10 koncentráció [ g m -3 ] Dátum [ééhhnn] ábra: A PM 10 aeroszol tömegkoncentrációjának menete a harmadik szmogriadó idején. A sárga mező a riadó tájékoztatási fokozatát jelöli. 29

30 60 50 SO 2 koncentráció [ g m -3 ] Dátum [ééhhnn] ábra: A SO 2 koncentrációjának időmenete a harmadik szmogriadó idején. A sárga mező a riadó tájékoztatási fokozatát jelöli. Kén-dioxidot elsősorban a fosszilis tüzelőanyagok égetéséből szénégetésen alapuló energiatermelés során és háztartási fűtésből emittálunk (Zichler et al., 2007). A téli időszakok a nappalok rövidülését és egyre hidegebb éjszakákat hoztak maguk után, ezáltal megnőtt a háztartási tüzelésből származó szennyezőanyag emisszió. A fenti ábrákat összehasonlítva kitűnik, hogy a két légszennyező anyag változékonysága, időmenete a szmogriadó elrendelését megelőzően illetve alatti napokon nagyon hasonló tendenciát követett. Mivel a belvárosban döntő többségben távfűtéssel vagy gázzal fűtenek, ezért ez a hatás várhatóan regionális eredetű. A megnövekedett aeroszol koncentrációhoz a régióból beáramló, háztartási tüzelésből származó szennyezőanyagokkal telített levegő nagymértékben hozzájárult. Tehát a füstködriadó egyes időszakaiban a PM 10 méretfrakciójú aeroszol megnövekedett koncentrációhoz a háztartási tüzelésből származó regionális eredetű légszennyező anyagok jelentősen hozzájárulnak. Ennek kapcsán szükségesnek látszik a terjedési modellek jövőbeni alkalmazása (Lagzi et al., 2004). Az eredmények alapján a jelenleg hatályos szmogriadó intézkedési tervet kéndioxid esetén a következővel egészíteném ki: Pest megyében tájékoztatási illetve riasztási fokozat esetén azokban a háztartásokban, ahol vegyes tüzelésű kazánnal 30

31 fűtenek kérni/felszólítani a lakosságot szilárd tüzelésről gáztüzelésre való átállásra, mivel a háztartási tüzelésből emittált szennyező anyagok a régióból beáramló levegővel jutnak a fővárosba Helyi meteorológia A harmadik jelentős hatás, ami a szmogriadó időszakok esetén a PM 10 méretfrakciójú aeroszol jelentős növekedéséért felelős, a kedvezőtlen meteorológiai helyzeteknek köszönhető. Fontosnak tartom megjegyezni, hogy a vizsgálat során elkülönített hatások nem teljesen függetlenek egymástól, egymást erősíthetik. A hőmérsékleti inverzió például kedvezőtlen a légszennyező anyagok terjedése és hígulása szempontjából, ezáltal a koncentrációk feldúsulását eredményezi. Az inverzió gátolja a levegőcirkulációt illetve a napsugárzás hatására felmelegedett talajközeli légrétegek feláramlását. A PBL vastagságának is kiemelt szerepe van a levegőszennyezettség alakulásában. A vizsgált időszakok esetén sok esetben a keveredési réteg néhány száz méter körüli értékre csökkent az elrendelt füstködriadót megelőző napokon. Egy ilyen esetet mutatok be a 11. ábrán példaként. Látható, hogy a szmogriadó elrendelése előtti napokon a planetáris határréteg vastagsága kisebb volt 500 méternél. Ennek köszönhetően a levegőben található szennyező anyagok kisebb térfogatban keveredtek el, mely olyan mértékű feldúsulásukhoz vezetett, hogy szmogriadó elrendelésére volt szükség. 31

32 3000 Keveredési réteg vatagság [m] Dátum [ééhhnn ábra: A keveredési határréteg vastagságának változása az ötödik szmogriadó esetében. A sárga mező a riadó tájékoztatási fokozatának napjait jelöli, a PBL nappali értékeit kék, éjszakait zöld szín mutatja. A legtöbb szmogriadó kialakulásában azonban a meteorológiai helyzetek kedvezőtlen alakulásának volt döntő szerepe. A vizsgált időszakok alatt kialakult időjárási típusokat a 6. táblázatban foglaltam össze. A szmogriadó időszakok előtt és alatt általában anticiklonális időjárás jellemezte a Kárpát-medence időjárását. Az anticiklon egy magas nyomású, légköri képződmény, melyet alacsony szélsebesség és nagy páratartalom jellemez. Az anticiklon télen legtöbbször párás, ködös napokkal társul. Tartózkodási idejét megnöveli a Kárpát-medencében megrekedő hidegpárna. Az anticiklon hosszan tartó fennállása a levegőben található szennyezőanyagok feldúsulását eredményezi, amely súlyos esetben a szmogriadó elrendeléséhez vezethet. 32