Měřicí kampaň na Kroftové v Brně – Díl II. – Oxidy dusíku10 min čtení

Od 15. května do 25. srpna 2020 stál před hlavním vchodem do pobočky Brno na Kroftově ulici měřicí vozík imisního monitoringu, který v 10minutových intervalech sledoval kvalitu ovzduší v této lokalitě (více o kampani jsme psali zde). Kromě toho zde bylo umístěno také 5 vzorkovačů, které monitorovaly řadu dalších, běžně nesledovaných, znečišťujících látek v ovzduší a nechyběl ani vzorkovač pro odběr na částicovou analýzu skenovacím elektronovým mikroskopem (výsledky těchto analýz budou k dispozici až přibližně kolem Vánoc). K dispozici nyní máme data z měřicího vozu, na která se v tomto článku podíváme a data srovnáme s daty z ostatních brněnských stanic ve stejném období.

Měřicí kampaň na Kroftové v Brně – Díl I. – Suspendované částice
Měřicí kampaň na Kroftové v Brně – Díl II. – Oxidy dusíku

V prostorách pobočky je dlouhodobě umístěn vzorkovač na částice PM₁₀, které jsou zde sledovány ve 24h intervalu. Výhodou této kampaně je tedy větší rozsah měřených látek i výrazně kratší interval měření.

V této lokalitě se významně projevuje doprava. Stanice je klasifikována jako městská, dopravní stanice. Měřicí vozík se nacházel pouhé 3 m od rušné komunikace, která navíc byla v době měření výrazněji zatížena, než je běžné, z důvodu uzavírky páteřní silnice Žabovřeská, kde se staví velký městský okruh.

V tomto díle se podíváme na oxidy dusíku.

Oxidy dusíku

Pod pojmem oxidy dusíku v kontextu kvality ovzduší rozumíme kombinaci oxidu dusičitého (NO₂) a oxidu dusnatého (NO). Souhrnně pak oxidy dusíku označujeme jako NOx.

Hlavním zdrojem oxidů dusíku v České republice je doprava, nejvyšší koncentrace jsou tedy pravidelně měřeny na nejintenzivněji dopravně zatížených stanicích. V Brně jsou to především stanice Brno-Svatoplukova a Brno-Úvoz (hot spot). V českém kontextu pak zejména stanice Praha-Legerova (hot spot).

Měřicí vozík na Kroftové se nacházel v blízkosti ulice Kroftovy, která je navíc v tuto chvíli více dopravně zatížená než je běžné, vzhledem k opravám ulice Žabovřeská a faktu, že objízdné trasy této součásti velkého městského okruhu vedly v době měření právě tudy.

Oxid dusičitý vzniká oxidací oxidu dusnatého, neúplné spalování ve spalovacích motorech vede k tvorbě NO, které následně ve vzduchu oxiduje na NO₂. NO₂ tedy je látkou, která se může následně šířit na větší vzdálenosti, naopak NO se vyskytuje zejména v bezprostřední blízkosti zdroje (doprava apod.).

Oxid dusičitý (NO₂)

Nejprve se podívejme na oxid dusičitý. V zákoně o ochraně ovzduší je pro tuto látku stanoven hodinový a roční imisní limit pro ochranu zdraví. Hodinový limit má hodnotu 200 µg.m^-3 a v České republice není překračován. Naopak roční imisní limit o hodnotě 40 µg.m^-3 některé roky na nejvíce dopravně zatížených stanicích v ČR překročen bývá.

Níže uvedený graf ukazuje průměrnou koncentraci NO₂ na Kroftové i na dalších stanicích imisního monitoringu v Brně.

 

Z dat je patrné, že nejvyšší koncentrace NO₂ za celou dobu měření měřicího vozíku (tedy od poloviny května do 3. týdne v srpnu 2020) byly naměřeny na stanici Úvoz a Svatoplukova, což odpovídá předpokladu a dlouhodobému stavu v Brně. Obě stanice jsou velmi výrazně dopravně zatížené, Úvoz navíc v kotlině, která je špatně provětrávaná.

Na Kroftové byl průměr NO₂ ze sledovaných stanic třetí nejvyšší, dokonce vyšší než na stanici Zvonařka. Naopak nejnižší koncentrace NO₂ jsou na stanicích Tuřany (předměstská pozaďová) a Arboretum (městská pozaďová v areálu botanické zahrady).

K překročení hodinového limitu NO₂ (200 µg.m^-3) nedošlo na žádné stanici, vůbec nejvyšší hodinová koncentrace za celé sledované období ze všech sledovaných stanic byla pod 100 µg.m^-3. Překročení ročního limitu nelze hodnotit, neboť jsou to data pouze za období necelých 4 měsíců.

Následující křivka ukazuje průměrný denní průběh koncentrací NO₂.

 

Jak ukazuje graf, nejvyšší koncentrace NO₂ byly zaznamenány v pozdních večerních hodinách, kolem 19 h UTC (21 h občanského času). V grafu je jasně patrná ranní špička kolem 8-9 h občanského času. Zároveň je patrný polední pokles (kolem 10 UTC) a následný nárůst odpoledne.

NO₂ na rozdíl od NO se může více šířit na větší vzdálenosti, je tedy pravděpodobné, že toto NO₂ bylo zaneseno z větší vzdálenosti a večerní špička tedy může spíše odpovídat NO₂ z nějaké delší vzdálenosti, například z centra města. V tuto hodinu se totiž již doprava tolik neprojevuje. Koncentrace dusíku z lokálních zdrojů v místě měření jsou lépe patrné z koncentrací NO, které následně rychle reaguje na NO₂.

Následující graf ukazuje průměrné koncentrace NO₂ v jednotlivé dny v týdnu pro stanice v Brně v analyzované období. Je jasně patrný pokles v nepracovní dny, avšak míra poklesu se odvíjí od typu stanice. Na pozaďových stanicích (Tuřany, Arboretum) je pokles velmi malý, naopak na nejvíce dopravně zatížených stanicích (Úvoz, Svatoplukova) je pokles velmi významný.

 

Poměr mezi pracovními dny (po­­-pá) a víkendem (so-ne) je zobrazen na následujícím grafu. Z toho vyplývá, že na všech srovnávaných stanicích jsou dle očekávání koncentrace NO₂ nižší o víkendu. Nejvíce je rozdíl patrný na Svatoplukové, naopak nejméně v Tuřanech, což přesně odpovídá teoretickému předpokladu na základě intenzity dopravy, která je primárně za znečištění NO₂ zodpovědná.

Oxid dusnatý (NO)

Jak již bylo zmíněno v předchozí kapitole, je to právě NO, který se tvoří během nedokonalého spalování. Při kontaktu se vzduchem pak dochází k reakci s molekulou kyslíku a vzniku NO₂. Koncentrace NO jsou proto vyšší zejména lokálně v místech s vyšší intenzitou dopravy. Tyto koncentrace, na rozdíl od NO₂, lépe odráží vliv dopravy v daném místě, neboť nedochází k tak významnému přenosu na delší vzdálenost.

Celkový průměr koncentrací NO za analyzované období je uveden v následujícím grafu. Ten se u některých stanic liší od grafu NO₂, zejména pokud vezmeme v potaz relativní srovnání mezi stanicemi. Rozdíly mezi stanicemi jsou v případě NO výrazně vyšší a je to dáno právě faktem, že je u NO₂ možný i přenos na větší vzdálenosti, proto se NO₂ šíří do širšího okolí a koncentrace se více vyrovnávají.

 

Graf celkových koncentrací NO výše jasně ukazuje, že nejvyšší hodnoty jsou naměřeny na stanici Svatoplukova a dále Úvoz, Výstaviště a Kroftova. Ve všech případech se jedná o dopravní stanice a pořadí víceméně odpovídá intenzitě dopravy v dané lokalitě. Naopak v Tuřanech jsou koncentrace NO velmi nízké, podobně jako na stanici Arboretum, a nižší jsou také v Lánech a Dětské nemocnici.

Zajímavé v tomto ohledu je, že koncentrace NO byly vyšší na Kroftové než na Zvonařce. Může to být dáno dvěma faktory. Prvním je dočasně zvýšená intenzita dopravy na Kroftové, která během analyzovaného období sloužila jako objízdná trasa pro uzavírku části velkého městského okruhu na ulici Žabovřeská a zároveň do určité míry snížená doprava ve srovnání s dlouhodobým průměrem na ulici Zvonařka, kde stále probíhají práce na rekonstrukci Dornych-Plotní. Sice se na Zvonařce výrazně více práší, což se projevuje především na koncentracích PM₁₀, doprava zde však mírně polevila, neboť je jedna z klíčových komunikací, které se zde v minulosti nacházely (ulice Plotní) momentálně zcela uzavřena. Dále je třeba zmínit, že měřicí vozík na Kroftové stál blíže komunikaci než třeba zmíněná Zvonařka a zejména to, že z druhé strany vozíku byla v těsné blízkosti budova, která bránila dostatečnému rozptylu a tudíž se mohly znečišťující látky před budovou, v místě vozíku, kumulovat.

Zajímavý je také graf průměrného denního průběhu koncentrací NO. Ten je velmi odlišný od totožného grafu pro NO₂. Zcela zde dominuje ranní špička na stanici Svatoplukova. Ranní špičky obecně bývají na dopravních stanicích výraznější než odpolední. Čas, kdy lidé ráno jezdí do práce, je relativně podobný a pohybuje se zhruba mezi 7 až 9 h občanského času (5 až 7 h UTC v níže uvedeném grafu). Naopak odpoledne je čas cesty z práce domů více variabilní.

 

Nejvyšší koncentrace na stanici Svatoplukova byly zaznamenány v 5 h UTC, tedy mezi  7 a 8 h občanského času. Měřicí vozík na Kroftové zaznamenal nejvyšší hodinovou koncentraci rovněž v 5 UTC, tedy během ranní špičky mezi 7 a 8 h ranní. Naopak nejnižší byly koncentrace naměřené vozíkem mezi 11 a 12 h UTC, tedy 13 a 14 h odpolední. To souvisí s poklesem dopravy v tuto dobu a zároveň jinými meteorologickými podmínkami, než jaké obecně panují v noci (zejména vyšší rychlost větru).

Závěr

Výsledky měření oxidů dusíku na Kroftové ukázaly, že koncentrace NO jsou zde podobné, jako na jiných dopravních stanicích. Víceméně reflektují intenzitu zatížení, která v době měření byla vyšší, než je běžné z důvodu vedení objízdných tras.

U NO₂ nejsou rozdíly mezi stanicemi tak výrazné, neboť dochází k přenosu na delší vzdálenosti, proto se koncentrace napříč městem tolik neliší, protože jsou stanice fyzicky relativně blízko sebe. U NO jsou koncentrace vyšší pouze v místě vzniku a jeho blízkosti, proto jsou pozorovány vyšší hodnoty zejména na stanici Svatoplukova a dále Úvoz, Výstaviště a právě Kroftova.