Jakie czynniki meteorologiczne decydują o napływie i zatrzymaniu smogu w Krakowie? Jak wpływa na to rzeźba terenu? Czy zanieczyszczenia w sezonie grzewczym pochodzą w głównej mierze z miasta czy spoza jego obszaru? To kluczowe pytania, jakie postawili przed sobą naukowcy z Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie.
W ramach badań prowadzonych w trakcie pandemii naukowcy z Wydziału Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska AGH gromadzili dane pochodzące z kilkudziesięciu czujników zlokalizowanych na terenie Krakowa i okolic. Najważniejsze wnioski dotyczą jednoznacznego powiązania położenia Krakowa i zanieczyszczeń powietrza, które w znacznym stopniu są transportowane z sąsiednich gmin.
W badaniach zastosowaliśmy kompleksowe podejście geostatystyczne do czasoprzestrzennej analizy stężeń pyłu zawieszonego (PM). Dane pochodzą z gęstej sieci czujników firmy Airly i referencyjnych stacji pomiarowych Głównego Inspektoratu Ochrony Środowiska. Wyniki wskazują na związek między topografią, zmiennymi meteorologicznymi i stężeniami PM. Głównymi czynnikami są prędkość wiatru i ukształtowanie terenu. Badanie stosunku PM2,5/PM10 pozwoliło na szczegółową analizę przestrzennej migracji zanieczyszczeń, z uwzględnieniem zróżnicowania źródeł. Niekorzystne położenie Krakowa sprawia, że jest on podatny na akumulację zanieczyszczeń z sąsiedztwa. Głównym źródłem zanieczyszczenia powietrza w badanym okresie było ogrzewanie paliwami stałymi poza miastem – podkreśla dr inż. Mateusz Zaręba z zespołu badającego zanieczyszczenia.
Okres pandemii zapewnił wyjątkowe warunki do obserwacji wpływu ogrzewania paliwem stałym na stężenia PM ze względu na niski poziom zanieczyszczeń związanych z ograniczonym transportem samochodowym. Badacze wykazali, że główne źródła zanieczyszczeń zmieniały się na przestrzeni lat. Jeszcze pół wieku temu był to przemysł metalurgiczny. Wraz ze wzrostem liczby ludności miasta, udział ogrzewania z paliw kopalnych jako źródła zanieczyszczeń zaczął wzrastać i jest obecnie dominujący w miesiącach zimowych. W Krakowie obowiązuje całkowity zakaz używania paliw stałych do ogrzewania, więc główne źródła zanieczyszczeń znajdują się poza miastem.
W okresie późnej jesieni, zimy i wczesnej wiosny zanieczyszczenia w Krakowie generowane są przez ogrzewanie paliwem stałym. Drugim istotnym czynnikiem jest transport samochodowy, który również zmienia się w zależności od pory roku.
Szczególne położenie Krakowa, ograniczonego od północy i południa wzniesieniami, determinuje oś pradoliny Wisły jako główną drogę napływu zanieczyszczeń. Pomimo wielu przepisów zakazujących stosowania paliw kopalnych do ogrzewania, zanieczyszczenia nadal migrują do miasta z lokalizacji zewnętrznych, co w niektóre zimowe dni czyni je jednym z najbardziej zanieczyszczonych miast na świecie – podkreśla prof. Tomasz Danek.
Celem pracy było szczegółowe zbadanie wpływu czynników meteorologicznych i morfologii terenu na zanieczyszczenie powietrza w Krakowie oraz migrację tych zanieczyszczeń metodami geostatystycznymi. Wyniki badań pokazują, że zanieczyszczenia powietrza w Krakowie w badanym okresie spowodowane było głównie migracją zanieczyszczeń z sąsiedztwa, gdzie dozwolone jest stosowanie paliw kopalnych do ogrzewania.
W badaniu przeanalizowaliśmy stężenia PM2.5 i PM10 w Krakowie i gminach ościennych. Ponadto pokazaliśmy główne kierunki migracji zanieczyszczeń powietrza w powiązaniu z kierunkiem wiatru. Zastosowaliśmy analizę statystyczną do zbadania zależności między stężeniami PM2.5 i PM10, a innymi właściwościami fizycznymi atmosfery. Pomiar obejmował ciśnienie atmosferyczne, temperaturę i wilgotność. Zbieraliśmy dane wczesną wiosną 2021 r., kiedy transport samochodowy był ograniczony z powodu częściowego lockdownu w trakcie COVID-19 w Polsce. Pozwoliło to na obserwację zanieczyszczeń powietrza z ogrzewania paliwem stałym przy znacznie obniżonym zanieczyszczeniu generowanym przez ruch drogowy – wyjaśnia prof. Danek.
Dominującymi czynnikami sprzyjającymi migracji zanieczyszczeń do miasta były w badanym okresie prędkość i azymut wiatru. Największą rolę w zatrzymaniu zanieczyszczeń odgrywało z kolei ciśnienie atmosferyczne. Na generowanie zanieczyszczeń z zewnątrz wpływała w głównej mierze temperatura, a konkretnie subiektywne odczucie chłodu. Badania wykazały, że występująca w Krakowie tendencja do powstawania mgieł spowalnia odpływ zanieczyszczeń.
Potrzebne są skoordynowane działania pomiędzy Krakowem i ościennymi gminami w celu poprawy jakości powietrza w całej aglomeracji. Działania samego miasta Krakowa, choć istotne, to nigdy nie będą wystarczające. Badania wieloletnich trendów stężeń pyłów PM10 w Krakowie dowodzą, że kampanie informacyjne i edukacja są ważnymi czynnikami inicjującymi zmiany prowadzące do polepszenia jakości powietrza – podkreśla mgr inż. Elżbieta Węglińska.
Wyniki badań krakowskiego zespołu ukazały się w Scientific Reports.
źródło: AGH