Rögzített források és a közlekedés finompor-, ill. részecskekibocsátása határértékek, csökkentő intézkedések, eredménybecslés

Átírás

1 LEVEGÕTISZTASÁG-VÉDELEM Rögzített források és a közlekedés finompor-, ill. részecskekibocsátása határértékek, csökkentő intézkedések, eredménybecslés Tárgyszavak: por; emisszió; határérték; részecske; kibocsátás; légút; károsanyag-kibocsátás. Jogi keretek Németországban a 96/62, 1999/30 és 2000/69 jelű európai levegőtisztasági direktívákat a szövetségi immisszióvédelmi törvény (BImSchG) végrehajtási utasításaiként megjelenő immisszióvédő rendeletek ültetik át a hazai jogrendbe. Ezen belül az 1999/30 jelű EK-direktívát a 2005-ben hatályba lépett, a levegő por-, ill. részecskeszennyezését szabályozó 32. szövetségi immisszióvédelmi rendelet honosítja. A rendelet 10 µm-es aerodinamikai átmérővel (PM 10 ) maximális immissziós határokat definiál két részben: a 24 órára átlagolt 50 µg/m 3 -es érték rövid terhelésre érvényes évi 35 megengedett túllépéssel, a maximális hosszú távú terhelés évi középértéke 40 µg/m 3. Mivel a légzéssel a légúti rendszerbe jutott finom por (PM 10 ) súlyos ártalmat okoz, immissziós határainak túllépését egészségpolitikai intézkedések rendszerével kellene megakadályozni. Ez azonban főként a rövid távú határértékekre belátható időn nem szavatolható, amint ezt a német parlament felsőháza (Bundesrat) határozata kimondja, hozzátéve, hogy túllépésekkel bizonyosan számolni kell még városoktól távol levő és tengerparti környezetben is részben légköri szállítás, részben szaporodó helyi források

2 révén. Az 1995 és 2000 között felvett finompor-megoszlási adatok nagyjából jelenleg is érvényesek, csak a közlekedési kibocsátások részaránya nőtt kis mértékben (1. táblázat). 1. táblázat A finompor-kibocsátás mennyisége és megoszlása Németországban (2001) Forrás PM 10, kt/év PM 10, % Közúti forgalom Egyéb forgalom Háztartások, kisfogyasztók Ömlesztett termékek átrakása Ipari folyamatok Ipari tüzelés Erőművek, távfűtőművek ,0 9,4 19,3 4,7 35,1 3,5 11,1 Összesen: ,1 A közlekedésből, háztartástok fűtéséből és kisiparból származó emissziók, alacsony szintjüknél fogva is, inkább a helyi határértéktúllépésekhez járulnak hozzá, a nagyméretű kibocsátók a kiterjedt háttér-, ill. alapterhelésért felelősek; természetesen egyik sem elhatárolható módon. A közvetlen emissziókon kívül a PM 10 -terhelésben részt vesznek a kén- és nitrogén-oxidokból utólag kiváló, aeroszolokat képző vegyületek is. Helyhez kötött kibocsátók emisszióinak csökkentése A szilárd részecskék immissziós határértékének túllépése tehát eredete szerint összetett folyamat, amely ellen Németországban a tüzelésből származó közvetlen por-, valamint kén- és nitrogén-oxid-kibocsátások korlátozásával a szövetségi és a tartományi szabályozási feladatokat megosztva védekeznek megfelelő szinten az illetékes szervek.

3 A szövetségi kormány feladatai A poremissziók szövetségi szintű szabályozásában a kibocsátók megkülönböztetett kategóriái: MW-nál nagyobb és MW-nál kisebb hőteljesítményű fűtőberendezések 3. nem engedélyköteles fűtőberendezések 20 W teljesítményig, 4. hulladékégetők és hulladékot más fűtőanyagokkal együtt égető, valamint 5. egyéb, különféle anyagokat előállító, feldolgozó és megmunkáló engedélyköteles egységek. Az 50 MW-os és annál nagyobb hőteljesítményű távfűtő- és erőművek az ipari fűtőberendezések nagy részével együtt a légkör finomporszennyezésének mintegy 14,5%-át okozzák. A teljesen átdolgozott szövetségi 13. immisszióvédelmi rendelet az e kategóriába tartozó, új építésű egységekre azonnal, a meglevő átépítendőkre 2007 novemberétől kötelező, amelyek átépítésére pedig a tulajdonos nem vállalkozik, azokat legkésőbb a év végéig le kell állítani. A rendelet hatására a 20 évvel ezelőtti értékeléshez képest nagymértékben csökkentek az elsősorban a barna- és feketeszén-tüzelésűeket érintő erőművi por-, ill. részecskeemissziók (2. táblázat). 2. táblázat SO 2 - és NO 2 -emissziós határértékek németországi nagyméretű szénerőművekben, mg/m 3 Az immisszióvédelmi rendeletek kibocsátásának éve Por Kén-oxidok (SO 2 -ben) Nitrogén-oxidok (NO 2 -ben) > 100 MW η 85% MW η 60% > 300 MW η 85% > 100 MW MW 400 > 300 MW 200 η = kénleválasztás foka Ebbe a kategóriába tartoznak a szilárd tüzelőanyagot és fűtőolajat égető erőművek 1-től 50 MW alatti teljesítményig és a fűtőolaj-

4 és földgáztüzelésűek 20 MW-tól számítva. Ezek az ugyancsak átdolgozott, 2002 óta érvényben levő 5. Levegő Műszaki Útmutató (TA Luft) hatálya alá tartoznak. Az új emissziós határérték, az immisszióvédelmi rendelethez hasonlóan itt is 50-ről 20 mg/m 3 -re csökkent (3. táblázat). Új létesítményekre ez is azonnal kötelező, meglevőkre szanálási programot kell végrehajtani 2007-ig, ill ig le kell azokat zárni. Az e kategóriába sorolt berendezések nagy többsége földgázt vagy EL (extra könnyű) fűtőolajat éget, amelyeknek porkibocsátása elhanyagolható, ill. csekély. Mindkét fűtőanyag európai szabvány szerinti összetételű, így SO 2 - emisszióik nem befolyásolhatók. 3. táblázat NO 2 -ben kifejezett NO x -emisszók napi középértéke, g/m 3 A TA Luft érvénybelépésének éve Földgáz 0,10-től 0,20-ig 0,20 EL fűtőolaj 0,18-tól 0,25-ig 0,25 Ebbe az osztályba sorolandók a szilárd fűtőanyaggal vagy nehéz fűtőolajjal működő, 1 MW-nál kisebb hőteljesítményű, valamint EL fűtőolajat vagy földgázt használó berendezések 20 MW-ig, amelyek az 1. immisszióvédelmi rendelet hatálya alá tartoznak. Az itt található háztartási és kisipari kis- és közepes teljesítményű fűtőberendezések földgázzal, EL fűtőolajjal, szénnel vagy fával működnek. A tüzelő szabványos összetétele itt is megszabja az SO 2 -emissziót (4. táblázat). 4. táblázat Emisszióértékek kis- és közepes méretű fűtőművekben, napi középértékek, mg/m 3 A TA-Luft hatályba lépésének éve Por Kén-dioxid (SO 2 -ben) Nitrogén-oxid (NO 2 -ben)

5 A Szövetségi Környezetügyi Hivatal becslése szerint Németországban a kis- és közepes teljesítményű fűtőberendezésekből származik a poremissziók 80%-a. Várható, hogy ebben a kategóriában növekedni fog a fatüzelésnek mint alternatív fűtésnek az aránya, különösen a gyenge fűtésigényű átmeneti időszakokban. Az arány tovább bővülhet szalma és engedélyezés esetén gabona energetikai felhasználásával. A hulladékégetők és hulladékot más fűtőanyagokkal együtt hasznosító berendezések (az 1. táblázatban ipari folyamatok ) kibocsátásait a 2003-ban hatályba lépett 17. immisszióvédelmi rendelet szabályozza. Németországban 70 tisztán hulladékot égető egység működik. Ezek por-, kén- és nitrogén-oxid-emissziói a jövőben feltehetőleg nem fognak változni, mivel az évi szigorú határértékek: porra 10, kén-dioxidra 50, nitrogén-dioxidra 200 mg/m 3 megmaradtak az átdolgozott rendeletben. Ezzel szemben az ugyanezen kategóriába sorolt, hulladékot termikusan hasznosító, túlnyomórészt nagyméretű erő- és cementművek porkibocsátásainak felső határát a módosított szabályozás lényegesen alacsonyabban állapítja meg. A fűtőművek utolsó osztálya többek közt a vas- és acélipar, a nemvasfém-, a kerámia- és üvegipar, a vegyipar, a kőolajfinomítók és az öntődék működési engedélyhez kötött tüzelőberendezéseit foglalja magába, amelyekre az idézett 5. TA Luft szabályrendszere érvényes, így a poremisszió határát 50-ről 20 mg/m 3 -re és tömegáramát 0,50- ről 20 kg/h-ra csökkentették, a kén- és nitrogén-oxid-kibocsátás határát 0,50-ről 0,35 g/m 3 -re, a tömegáramokét 5-ről 1,8 kg/h-ra szállították le. Határérték-megállapítások és szigorítások A poremissziós értékek elsősorban szárító-, valamint szenet és kőzetet zúzó-, őrlő- és aprítóberendezésekre, továbbá számos iparág különféle, szilárd részek kibocsátásával járó műveleteire vonatkoznak. Az útmutató ezen kívül több speciális szabályozást tartalmaz, amelyek pl. kokszolók, fémfeldolgozók, hulladékkezelő egységek poremissziójára

6 igényesebb határértékeket jelölnek ki az 5-től 10 mg/m 3 -es tartományban. A kén-dioxid-emisszió mértéke a felhasznált kiindulási termékekből következik, hacsak az adott technológia nem alkalmaz különleges leválasztást. A meghatározó rendszerint a fűtőanyag, tehát általában a könynyű fűtőolaj 0,20%-os kéntartalmából levezetett 0,35 g/m 3 -es határ érvényes. (Az olaj kéntartalmát azonban az immisszióvédelmi törvény szerint január 1-jétől leszállítják 0,10%-ra). Magasabbak az emiszsziós határok, ha a feldolgozandó alapanyag is tartalmaz ként, így a kőzeteket, ásványokat felhasználó szektorokban, pl. pala és agyag duzzasztása, bizonyos üvegfajták gyártása és üveghulladék beolvasztása alkalmával. Ennél még differenciáltabb a helyzet nitrogén-oxidok emissziója terén, amely a gyártási folyamat hőmérsékletének a függvénye. A legmagasabb hőmérsékletekre a kőzeteket feldolgozó, a kerámia- és a vas/acéliparban van szükség, ezért itt az átlagos 0,35 g/m 3 -nél magasabbak a megengedett NO x -kibocsátások. Viszont az 1986-os TA Lufthoz képest így is nagy a haladás: az emisszió felső határa cementégető kemencékre 1,5 1,8 g/m 3 helyett ma 0,50 g/m 3. Az útmutatóban (TA Luft) bevezetett dinamizálási záradék szerint, amely előírja a mindenkori legmagasabb műszaki szint lehetőségeinek kimerítését, még a 0,20 g/m 3 -es határig is le lehet menni. Hasonló a tendencia üveg és más ásványi termékek gyártása terén. Üvegre az 1986-os TA Luft emissziós követelménye a kemence építésmódjától függően még 1,2 3,5 g/m 3 volt, a mai érték szintén 0,50 g/m 3, csak kivételesen, elsősorban minőségi okokból, nitrátadalék mellett engedhető meg 1 g/m 3. Tartományi feladatok A német tartományok egyik legfontosabb feladata a szövetségi rendelkezések következetes végrehajtása, valamint a kifejezetten meg nem határozott követelmények konkretizálása (ide tartozik minden dinamizálási záradék). Ezektől a lépésektől szintén várható a PM 10 -terhelés további enyhítése. A helyi csúcsterhelések és túllépések elkerülésére, a 22. immisszióvédelmi rendelet levegőtisztasági tervek készítését írja elő, az emisszióforrások felkutatásával, a károsanyag-terhelésben való részarányuk kiszámításával. Gondoskodni kell továbbá a kibocsátások felszámolására készült terv végrehajtásáról.

7 A szövetségi immisszióvédelmi törvény 17. paragráfusával összhangban a meglevő engedélyköteles berendezéseknél utólagos követelményeknek is eleget kell tenni, amennyiben ezt az ártalmas környezeti, főként az emberi egészséget veszélyeztető hatások elleni védelem megkívánja. Ha ezt az általános műszaki szintnek megfelelő megoldásokkal nem lehet elérni, akkor az e szintet meghaladó emissziócsökkentő módszerek alkalmazására, mindenek előtt füstgáztisztításra van szükség. Ennek csak a műszaki lehetőségek és az idézett törvényben lefektetett viszonylagossági alapelv érvényesítése szabnak határt. A közúti forgalom kibocsátásait csökkentő tervezett intézkedések hatásainak modellalapú becslése Észak-Rajna-Vesztfália Tartományi Környezetügyi Hivatala kiválasztott térségekben a releváns légszennyezőkre vonatkozó méréseket végez és támogatja az érintett községi szerveket és körzeti hivatalokat a védekező és cselekvési tervek elkészítésében. A megengedhetetlen terhelés fő oka többnyire a közúti közlekedés, célszerű tehát a községekkel közös forgalmi rendszabályokat kidolgozni és várható hatásaikat elemezni. Különösen kritikus a szilárd részecske kibocsátáson belül a PM 10 frakció 50 µg/m 3 -es napi középértékének betartása, amelyet 2005-től kezdve évente legfeljebb 35 napon szabad túllépni. Ennek a kritériumnak a teljesülését azonban nehéz biztonsággal megállapítani, ezért a tartomány környezetügyi hivatalának munkatársai eljárást dolgoztak ki az előírt napi immissziós középértékek betartását szolgáló intézkedések gyors értékelésére, és ezzel a túllépések számának csökkentésére. Az eljárás alkalmazása konkrét helyszínre Az eljárás ismertetésére mindkét irányban kétsávos, középen növényzettel elválasztott, belterületen levő forgalmas utat választottak, munkanapokon 24 óra alatt kb áthaladó gépjárművel. Ezek megoszlása, a mintegy 90%-ot kitevő személyautókon kívül: 0,1% autóbusz (nincs tömegközlekedés), 6% nehéz (>3,5 t) és 4% könnyű ( 3,5 t) haszonjármű. Nagy forgalom idején a közlekedési sebesség kisebb, mint 30 km/h. A PM 10 -kibocsátás kiszámításához a tartományra elkészült közlekedési

8 emissziós katasztert használták, amely a VDI évi kiadványának módszerét követi. A PM 10 -emisszió a különböző üzemű járművek kipufogógázát, a fékezések és sebességváltások szilárd szennyezőit, ezeken kívül az út felkavart porát és az abroncsról ledörzsölt gumiport is tartalmazza (5. táblázat). A vizsgált belvárosi útszakasz emissziói 5. táblázat Járműfajta Emisszió, kg/24 h Személyautók, motorkerékpárok Könnyű haszonjárművek Autóbuszok Nehéz haszonjárművek (buszok nélkül) PM 10dízel PM 10benzin PM 10felkavart- és gumipor PM 10összesen 0,16 0,05 <0,01 0,35 0,08 <0,01 0,72 0,03 <0,01 0,45 Összesen 0,56 0,08 1,20 1,84 0,95 0,08 0,01 0,79 További felhasznált adatok: az immisszós összterhelés, vagyis az év összes munkanapján bekövetkezett határérték-túllépések középértéke: I össz = 67 µg/m 3, a háttérterhelés, I háttér = 42 µg/m 3. Az emissziócsökkentő forgalmi intézkedések eredményének gyors megítélésére szolgáló matematikai eljárás A mért emissziókat, a rendeletekkel való egybevethetőség céljából napi középértékekben kell megadni. A közlekedési immisszió egy adott térségben kifejezhető többletként, vagyis mint az összes és a régióban érvényes immissziós háttérterhelés különbsége: I többlet = I össz I háttér (1) A mérési adatokból képzett különbség ismeretében a tömegmegmaradás elvének alkalmazásával lehet meghatározni az E közlekedési emissziót egy adott v hígítási térfogatra: E = ν (I össz I háttér ) = ν I többlet (2)

9 E és I többlet között egyenes arányosság áll fenn, amennyiben feltételezhető, hogy nem végeznek átépítéseket, állandó a meteorológiai helyzet, megmaradnak az emissziós források és a megítélést egyetlen tényezőként a közlekedés befolyásolja. Prognosztikai becslésben a felsorolt feltételek érvényessége mellett az évi hígítási térfogat is változatlannak tekinthető. Ez esetben a várható I többlet,2 kiszámítható az E (I össz I háttér) = E 2 (I össz,2 I háttér,2 ) (3) összefüggésből. Ezt átrendezve az E 2 prognosztizált emisszióval, megadja a prognosztizált összes immissziót, I össz,2 -t: I össz,2 = E 2 E (I össz I háttér ) + I háttér,2 (4) A számítást NO 2 -re alkalmazva a (4) egyenletben az I össz, I háttér és I háttér, 2 immisziókat át kell számítani mért NO x -re, majd I össz értékét viszszaszámítani NO 2 -re. Vizsgált forgatókönyvek A kiválasztott közlekedési forgatókönyvekhez a releváns bemeneti értékeket a vizsgált útszakaszra érvényes prognózis- és szcenáriómodul segítségével alkalmazták (a modulokat a tartomány felkérésére készült egyetemi tanulmány határozta meg). A feltételezett különböző forgalmi intézkedések, azaz forgatókönyvek : 1. minden dízeljárművet felszerelnek 90%-os visszatartású részecskeszűrővel, 2. megfelelő intézkedéssel, forgalomszabályozó jelzőlámpákkal folyamatossá teszik a forgalmat; 3. a keresztirányú forgalmat lezárják az 5,5 t-nál nehezebb haszonjárművek elől, amelyeknek részaránya a teljes közlekedésből 30%; 4. az 1 3 forgatókönyvek összevonva.

10 A modellszámítás eredménye Az előbbiekben közölt számadatok szerint a vizsgált útszakasz közlekedéssel előidézett tényleges immissziós terhelése 2005-ben az öszszes és az állandónak tekintett háttérterhelés különbsége = 25 µg/m 3, volt, ami 1,84 kg napi PM 10 -emissziónak felel meg. A mért immissziót az 1. forgatókönyv 60 µg/m 3 -re csökkenti, a 2. forgatókönyv csak 1 µg/m 3 -rel a 3. már 3 µg/m 3 -rel való csökkentést tesz lehetővé, a 4.-kel 58 µg/m 3 -re csökkent emissziót lehet elérni. Ez a legkisebb immisszió is jóval meghaladja a megengedett 50 µg/m 3 -es maximális napi középértéket (1. ábra). A számított immiszsziócsökkenés megfelel azon napok számában bekövetkezett, 31 és 37 közötti csökkenésnek, amelyeken az immisszió túllépte a megengedett középértéket. kibocsátások átlagos munkanapon, kg/24 h 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 0,01 0,08 1,84 kg/24 h 67 µg/m 3 0,79 0,95 0,00 0,04 0,48 0,81 0,01 0,08 0,75 0,01 0,08 0,56 0,91 0,95 0,00 0, évi helyzet 1. forgatókönyv 2. forgatókönyv 3. forgatókönyv 4. forgatókönyv személyautók és motorkerékpárok autóbuszok > 3,5 t 1,33 kg/24 h 60 µg/m 3 1,75 kg/24 h 66 µg/m 3 háttérterhelés, l háttér = 42 µg/m 3 1,60 kg/24 h 64 µg/m 3 könnyű haszonjárművek <= 3,5 t 1,15 kg/24 h 58 µg/m 3 0,33 0,78 nehéz haszonjárművek, autóbuszok nélkül > 3,5 t 1.ábra A PM 10 -immisszió évi helyzete és az intézkedési forgatókönyvek

11 Amennyiben a számítás alapján egy intézkedés hasznosnak bizonyul, javasolható annak igazolása mikroskálájú áramlási és terjedési modellre épülő immissziószámítással. Összeállította: Dr. Boros Tiborné Lahl, U.; Salomon, N.: Regelungen bei der Emissionsminderung aus stationären Anlagen zur Einhaltung der Feinstaub-Immissionsgrenzwerte. = Gefahrstoffe Reinhultung der Luft, 65. k. 7/8. sz p Brandt, A.; Schulz, T.: Wie wirksam sind Massnahmen zur PM 10 -Minderung? = Gefahrstoffe Reinhultung der Luft, 65. k. 7/8. sz p