s a d r Ž a j - gepsus.ac.me · na visinama od 1000 km započinje širenje gasova u svemir, a...
TRANSCRIPT
S A D R Ž A J
1. UVOD………………………………………………………………………......................1
2. TEORIJSKI DIO……………………………………………………….....................3
2.1. SVOJSTVA ATMOSFERSKOG OMOTAČA ZEMLJE
OD ZNAČAJA ZA PROCESE PRENOŠENJA
ZAGAĐUJUĆIH MATERIJA.................................................................................3
2.1.1. Osnovna svojstva atmosferskog omotača Zemlje......................................................3
2.1.2. Uticaj stanja atmosfere na procese prenošenja zagađujućih materija....................6
2.1.3. Osnovni aspekti matematičkog modeliranja prenošenja zagađujućih
materija u vazduhu.......................................................................................................9
2.1.4. Gausov model..............................................................................................................12
2.1.5. Značaj hemijskih reakcija za modeliranje kvaliteta vazduha................................15
2.1.5.1. SO2 u atmosferi.....................................................................................................16
2.1.5.2. Nastajanje fotohemijskog smoga u atmosferi.......................................................17
2.1.6. Složene hemijske reakcije u atmosferi......................................................................19
2.1.7. Matematički CALPUFF model..................................................................................20
2.1.7.1. Vlažna i suva depozicija.......................................................................................22
2.1.7.2. Struktura matematičkog CALPUFF modela.........................................................23
2.1.7.3. Karakteristike matematičkog CALPUFF modela.................................................25
2.1.7.4. Ulazni podaci o koncentracijama zagađujućih materija na izvoru
emisije...................................................................................................................27
2.1.7.5. Statistički indeksi..................................................................................................28
2.2. INVENTAR ZAGAĐIVAČA VAZDUHA .......................................................29
2.2.1. Inventar zagađivača vazduha u opštini Pljevlja......................................................30
2.3. STANDARDI KVALITETA VAZDUHA .........................................................31
3. EKSPERIMENTALNI DIO...............................................................................33
3.1. PRIMJENA MATEMATIČKOG CALPUFF MODELA U
ANALIZI ZAGAĐENJA VAZDUHA U URBANOM I ŠIREM
PODRUČJU OPŠTINE PLJEVLJA...................................................................33
3.1.1. Geografski domen.......................................................................................................34
3.2. BITNE KARAKTERISTIKE KOMPONENTI MATEMATIČKOG
CALPUFF MODELA................................................................................................36
3.2.1. MM5 model.................................................................................................................36
3.2.2. CALMET model.........................................................................................................36
3.2.3. CALPUFF model .......................................................................................................37
4. REZULTATI I DISKUSIJA...............................................................................38
4.1. REZULTATI KALIBRACIJE MATEMATIČKOG
CALPUFF MODELA KOD ISPITIVANJA KVALITETA
VAZDUHA NA PODRUČJU OPŠTINE PLJEVLJA...................................38
4.2. REZULTATI DOBIJENI PRIMJENOM
MATEMATIČKOG CALPUFF MODELA.....................................................40
4.2.1. Osnovni scenario........................................................................................................40
4.2.2. Ukupni scenario..........................................................................................................42
4.2.3. Prekoračenje granica ocjenjivanja...........................................................................43
4.2.4. Prošireni scenario.......................................................................................................45
4.2.5. Prenošenje zagađujućih materija u epizodama inverzije.......................................48
4.2.6. Vertikalno prenošenje zagađujućih materija...........................................................50
4.2.7. Prenošenje zagađujućih materija na područje NP “Durmitor”.............................52
4.2.8. Prenošenje zagađujućih materija u akcidentnom režimu rada..............................52
4.2.8.1. Prenošenje SO2 u akcidentnom režimu rada TE......................................................53
4.2.8.2. Prenošenje PM10 u akcidentnom režimu rada TE ..................................................54
4.2.8.3. Prenošenje NOx u akcidentnom režimu rada TE.....................................................55
4.2.8.4. Modeliranje stabilnosti atmosfere primjenom CALMET modela..........................56
4.2.8.5. Modeliranje polja vjetra primjenom CALMET modela .........................................57
4.3. DISKUSIJA REZULTATA DOBIJENIH PRIMJENOM
MATEMATIČKOG CALPUFF MODELA......................................................58
4.3.1. Uticaj emsija SO2........................................................................................................58
4.3.2. Uticaj emisija PM10.....................................................................................................63
4.3.3. Uticaj emisija NO2......................................................................................................68
4.3.4. Uticaj prenošenja zagađenja u akcidentnom režimu rada TE...............................73
5. ZAKLJUČAK..............................................................................................................77
6. LITERATURA.............................................................................................................81
7. PRILOZI..........................................................................................................................88
7.1. PRILOG 1...................................................................................................................88
7.2. PRILOG 2...................................................................................................................92
7.3. PRILOG 3...................................................................................................................97
7.4. PRILOG 4...................................................................................................................99
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
1
1. UVOD
Matematički CALPUFF model uveden je u zvaničnu upotrebu od strane
Agencije za životnu sredinu SAD-a (eng. US EPA) 2000-te godine za potrebe analiza
od značaja za prenos zagađenja na velike udaljenosti, kao i za primjenu na malim
udaljenostima od izvora emisije. Ovaj model ima performanse koje ga preporučuju u
odnosu na ostale trodimenzionalne (3D) modele disperzije. Upotrebljava se za
modeliranje disprezije zagađivača vazduha i meteoroloških uslova za tačkaste,
površinske i linijske izvore, za ravne i složene konfiguracije terena, za kontinuirane,
povremene i trenutne emisije, za različite periode usrednjavanja koncentracija (od
jednočasovnog do godišnjeg perioda), za urbana i ruralna područja, za gasove i
čestice, podržava realne i projektovane meteorološke podatke, integriše prirodu
hemijskih reakcija, proračunava suvu i vlažnu depoziciju [1].
Analitičkim mjerenjima određuje se koncentracija na određenim lokacijama,
odnosno tačkama uzorkovanja kvaliteta vazduha, ali se mjerenjem ne dobija
informacija o tome kakve će koncentracije biti u budućnosti ili kakve su koncentracije
na lokacijama na kojim se ne sprovode mjerenja. Modeliranje zagađenja vazduha
omogućava razumijevanje ponašanja zagađujuće materije u vazduhu. U idealnom
slučaju modeliranjem se može dobiti prostorno–vremenska raspodjela koncentracije
zagađujuće materije sa preciznošću koja omogućava da modeliranje zamijeni
analitičko mjerenje koncentracije zagađajuće materije. Ipak realne karakteristike
modela su takve da ne omogućavaju dostizanje ovog nivoa preciznosti 3.
Cilj ovog rada je primjena matematičkog CALPUFF modela na lokalnom
nivou na području opštine Pljevlja u kontekstu ispitivanja kvaliteta vazduha u pogledu
emisije i prenošenja sumpor(IV)-oksida (SO2), suspendovanih čestica sa prečnikom
manjim od 10 µm (PM10) i azot(IV)-oksida (NO2) iz Termoelektrane u Pljevljima.
Takođe, primjena ovog modela ima za cilj analizu uticaja emisija navedenih
zagađujućih materija i iz ostalih relevantnih tačkastih, površinskih i linijskih izvora
koji se nalaze na području opštine Pljevlja i utvrđivanje njihovog uticaja na kvalitet
vazduha. S tim u vezi, utvrđen je odnos uticaja emisija SO2, PM10 i NO2 iz TE i
emisija iz ostalih tačkastih, površinskih i linijskih izvora koji se nalaze u užem i širem
urbanom području opštine Pljevlja na kvalitet vazduha sa aspekta uticaja na zaštitu
zdravlja čovjeka i zaštitu ekosistema. Izvršen je proračun koncentracija zagađujućih
materija SO2, PM10 i NO2, u zonama u urbanom i širem području opštine Pljevlja na
odabranim udaljenostima od TE kao centralnog tačkastog izvora u posmatranom
geografskom domenu, uključujući i analizu uticaja prenošenja zagađenja na područje
NP “Durmitor”. Posebno je izvršena analiza primjene matematičkog CALPUFF
modela u akcidentnom režimu rada TE.
Primjena matematičkog CALPUFF modela, zasebno ili u kontekstu dopune
programu praćenja kvaliteta vazduha koji je zasnovan na analitičkim mjerenjima u
realnom vremenu, pokazala je opravdanost i funkcionalnost, kako sa aspekta
dobijanja informacija od značaja za planiranje i sprovođenje mjera zaštite i
unaprjeđenja kvaliteta vazduha, tako i sa aspekta efikasnosti i efektivnosti rada i
racionalizacije troškova. Ovaj pristup pruža značajan doprinos uspostavljanju
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
2
optimalnog sistema za praćenje kvaliteta vazduha na lokalnom nivou na području
opštine Pljevlja.
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
3
2. TEORIJSKI DIO
2.1. SVOJSTVA ATMOSFERSKOG OMOTAČA ZEMLJE OD
ZNAČAJA ZA PROCESE PRENOŠENJA ZAGAĐUJUĆIH
MATERIJA
Vazdušni omotač Zemlje (Zemljina atmosfera, grčki: atmos=para, isparenje;
spharia=lopta) je sastavni dio planete. Njegova debljina pedstavlja rezultantu između
centrifugalne sile pod čijim dejstom čestice teže da napuste omotač i gravitacione sile
pod čijim dejstvom Zemlja privlači čestice. Termin čestica označava sve sastojke
atmosfere bez obzira na njihovo agregatno stanje i veličinu, odnosno vazduh čine
sledeće vrste čestica: molekuli i atomi različitih gasova i njihovi jonozovani oblici,
slobodni radikali, jonizovane čestice metala i nemetala, molekuli vodene pare, kao i
agregati raznih molekula, kao što su čestice aerosola i prašine [2].
2.1.1. Osnovna svojstva atmosfersog omotača Zemlje
Vazdušni omotač Zemlje nije homogen, već je slojevite strukture. Za slojevitu
strukturu vazdušnog omotača odgovorna su dva faktora:
Slabljenje energije elektromagnetnog zračenja koje prolazi kroz
atmosferski omotač usled interkacije sa sastojcima vazduha. Fotohemijske
i hemijske reakcije koje se tom prilikom odvijaju uzrokuju energetsku
(temperaturnu) i hemijsku nehomogenost atmosfere;
Usled slabljenja dejstva gravitacione sile sa porastom udaljenosti od
površine okeana čestice veće mase se sakupljaju u donjim slojevima
atmosfere, dok se lakše čestice nalaze na većim visinama. Dejstvo
gravitacione sile dodatno intenzivira energetsku i hemisjku nehomogenost
uzrokovanu dejstvom elektromagnetnog zračenja [2].
Usljed toga strukturu Zemljine atmosfere čine hemisjki i fizički raznorodni
koncentrični slojevi. Maksimumi i minimum temperatura predstavljaju granice
pojedinih slojeva atmosfere.
Postoji više kriterijuma za određivanje kraja atmosfere Zemlje. Jedan od
najčešće primjenjivanih je onaj koji za kraj vazdušnog omotača zemlje uzima
rastojanje od Zemlje na kome se koncentracija vodonika izjednačava sa njegovom
koncentracijom u međuplanetarnom prostoru, odnosno to je udaljenost od oko 35 000
km. Na granicu atmosferskog omotača Zemlje elektromagnetno zračenje širokog
raspona talasnih dužina (X-, UV-, vidljivo, IC-zračenje, kao i radiotalasi) prenosi u
svakoj sekundi energiju od 1,4x103 J m
-2s
-1. Ova količina energije označava se kao
Sunčeva konstanta za Zemlju, pri čemu je ista pokretač fizičkih, hemijskih i
biohemijskih procesa u svim segmentima planete: atmosferi, hidrosferi i litosferi [2].
Gustina atmosferskog omotača, a samim tim i koncentracija čestica, opada sa
rastojanjem od površine okeana. Na granici atmosferskog omotača izjednačava se
gustina atmosfere sa gustinom vasionskog prostora. Najgušći dio atmosfere nalazi se
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
4
do visine vazdušnog stuba od 5 km gdje se nalazi približno polovina ukupne količine
vazduha.
Ukupna masa Zemljine atmosfere bez vodene pare iznosi približno 5,157x1018
kg što je otprilike milioniti dio Zemljine mase. Čak 99 % mase atmosfere nalazi se u
sloju na udaljenosti od približno 35 km od površine okeana, 75 % unutar sloja na
udaljenosti od 11 km i 50 % unutar sloja koji se nalazi na udaljenosti 5 km od
površine okeana. Kada se ukupna masa atmosfere podijeli sa površinom planete od
5,1x1018
cm2 dobija se gustina atmosfere koja iznosi 1 kgxcm
-2, što zapravo
predstavlja vazdušni ili atmosferski pritisak [3].
U zavisnosti od uzajamnog dejstva atmosfere i podloge, razlikuju se granični
sloj ili sloj trenja i slobodna atmosfera. U slobodnoj atmosferi moguće je zanemariti
trenje u vazduhu, dok u graničnom sloju na visini do 1,5 km na kretanje vazduha utiču
površina zemlje i trenje uzrokovano turbulentnim miješanjem vazdušne mase [3].
U zavisnosti od promjene temperature s visinom, može se razlikovati nekoliko
slojeva atmosfere. U najnižem sloju atmosfere koji se naziva troposfera, visine od
približno 11 km, temperatura u prosjeku opada sa visinom za 0,65 C/100 m. U sloju
stratosfere koji se prostire iznad troposfere na visini od 11 km do približno 50 km
temperatura opada umjereno (<0,2 C/100 m) ili pak raste s visinom. Prelazni sloj
između troposfere i stratosfere naziva se tropopauza.
Izotermičko stanje stratosfere zadržava se u prosjeku do visine od 25 km, a
iznad te visine temperatura raste zbog apsorpcije ultraljubičastog zračenja u sloju
ozona.
U mezosferi koja se prostire na visini od 50 km do približno 80 km temperatura
vazduha ponovo opada za 0,35 C/ 100 m. Prelazni sloj mezopauza se uspostavlja na
visini od 80 km do približno 95 km, a u istom se temperatura kreće u intervalu od -85
C do -90 C.
U termosferi koja se nalazi iznad mezosfere na visini od 90 km do 500 km
temperatura ponovo raste i dostiže vrijednosti veće i od 1000 K. Rast temperature
nastaje kao posljedica disocijacije kiseonika i nastajanja atomskog kiseonika usljed
apsorpcije Sunčevog zračenja sa talasnom dužinom manjom od 0,24 m [3].
Na visinama od 1000 km započinje širenje gasova u svemir, a Zemljina
atmosfera posmatrana iz svemira je plave boje obzirom da gasovi prisutni u tim
uslovima u atmosferi raspršuju plavo svijetlo više od sunčevog zračenja ostalih
talasnih dužina.
Prema sastavu vazdušnog omotača atmosfera se dijeli na homosferu u kojoj se
odnos gasova (azota, kiseonika i argona) ne mijenja i heterosferu u kojoj su pored
molekula azota i kiseonika prisutni i atomi azota i kiseonika. Sloj od 20 km do 55 km
u kome se nalazi najveća koncentracija ozona naziva se ozonosfera. Od 50 km do 60
km sa povećanjem visine naglo se povećava koncentracija naelektrisanih čestica (jona
i elektrona). Taj sloj atmosfere naziva se jonosfera [3].
Osim makrosastojaka vazduha (azot-78 %v, kiseonik-21 %v i argon-1 %v), u
vazduhu se nalaze i ostali sastojci u relativno niskim koncentracijama koje se kreću i
do 10-6
% [2].
Atmosfera kao reakcioni sistem nije ograničena, a jedine granice predstavljaju
površina tla, vodene površine i objekti na ovim površinama.
Transportni procesi u atmosferi se odvijaju pod dejstvom dva ključna fizička
procesa: konvekcije i difuzije. Konkevkcija uzrokuje kretanje vazdušne mase u
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
5
određenom smjeru (npr. u smjeru vjetra), dok je difuzno kretanje odgovorno za
pomjeranje čestice neke materije brzinom većom od brzine ostalih čestica. Razilukuju
se molekulska difuzija, turbulentna difuzija i termodifuzija [2].
Pokretanje vazduha je uzrokovano dejstvom sile koja nastaje izmjenom toplotne
energije koju prima vazduh ili njegova podloga (tlo ili vodena površina). Količina
toplote koju primi vazduh sa svojom podlogom zavisi od fizičkih i hemijskih osobina
sastojaka vazduha i podloge i geografske širine. S tim u vezi očigledno je da će
pojedina mjesta biti različito zagrijana, što ima za posljedicu različito širenje vazduha,
odnosno pojavu razlika u pritisku koje uslovljavaju kako horizontalno, tako i
vertikalno kretanje vazduha, sa područja visokog na područje niskog pritiska [2].
Kretanje vazduha i njegove karakteristike su vrlo složeni jer zavise od velikog
broja kako međusobno zavisnih, tako i nezavisnih faktora, koji su uglavnom
termodinamičke prirode. Najznačajniji su sljedeći faktori: razlika u temperaturi
vazduha na polovima i ekvatoru, rotacija Zemlje, razlika u temperaturi Zemljine
površine i vazduha u kontaktnom sloju, nejedanako zagrijavanje kopna i mora, trenje
vazduha sa površinom zemlje, razlike u reljefu, promjena količine toplote koju
određeno područje primi tokom godine, stepen reflektovanog zračenja od podloge,
vrsta podloge (rastinje, zgrade, i sl.) [2].
Vertikalno strujanje vazduha je po pravilu posljedica veće zagrijanosti zemljine
površine od vazduha koji je u dodiru sa njom, uljed čega se vazduh zagrijava, postaje
lakši, širi se i podiže. Usljed pada pritiska sa visinom, vazduh i dalje nastavlja da se
širi. Ovaj način širenja vazduha kada vazduh ne preuzima toplotu iz okoline koja je
hladnija naziva se adijabatsko širenje vazduha. Krajnji rezultat adijabatskog širenja je
hlađenje vazduha.
Pri hlađenju vazduha, prisutna vodena para se kondenzuje. Proces kondenzacije
vodene pare je praćen oslobađanjem toplote kondenzacije usljed čega se usporava
hlađenje vazduha. Usljed toga se temperatura vlažnog vazduha izjednačava sa
temperaturom okoline tek na većim visinama. To je razlog podizanja vlažnog vazduha
na veće visine u odnosu na suvi vazduh, odnosno obrazovanja oblaka na većim
visinama.
Istovremeno kod podizanja velike mase vazduha na veću visinu opada vazdušni
pritisak. Usljed toga dolazi do horizontalnog pomjeranja vazdušne mase u oblasti sa
većim pritiskom, što uslovljava pojavu vjetrova. U oblastima iz kojih se u
horizontalnom pravcu pomjeraju veće količine vazdušne mase dolazi do sniženja
pritiska što uslovljava konvektivno spuštanje nove mase vazduha sa većih visina. Na
taj način horizontalna strujanja uzrokuju vertikalna strujanja vazdušne mase [2].
Iznad visine od 1 km tlo ima neznatan uticaj na kretanje vazdušne mase,
odnosno ista se na većim visinama kreće slično neviskoznoj tečnosti.
Bliže tlu kretanje vazdušne mase je znatno složenije usljed uticaja trenja koje se
javlja zavisno od vrste podloge (neravnine, zgrade, i sl). Takođe, usljed razlika u
temperaturama objakata dolazi do lokalnog zagrijavanja i hlađenja vazduha koji je u
dodiru sa objektima, odnosno javlja se lokalno potiskivanje vazduha.
Zona vazduha u blizini tla gdje su značajni efekti trenja i vrtloženja naziva se
granični sloj. U ovoj zoni miješanje vazduha je brzo, a zagađivači mogu da se zadrže
dugo i prenesu na velike udaljenosti [2].
Glavne karakteristike kretanja vazduha su brzina, pravac i brzina maksimalnog
udara. Pri vjetrovima male brzine, koncentarcija zagađivača je uglavnom visoka.
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
6
Koncentracija zagađivača je najviša u području u kojem vjetar duva iz pravca izvora
emisije zagađujuće materije. Usljed toga je poznavanje pravca vjetra od primarnog
značaja u ispitivanju zagađenja vazduha. Pri tom ne postoji uvijek jednoznačna
zavisnost između očekivanog uticaja bližeg izvora emisije i analitički utvrđene
vrijednosti koncentracije zagađujuće materije (imisije), jer ista može biti donijeta i sa
većih udaljenosti [2].
2.1.2. Uticaj stanja atmosfere na procese prenošenja zagađujućih materija
Difuzija čestica i strujanje vazduha ima veliki uticaj na odvijanje reakcija u
atmosferi. Za razmatranje prenošenja (disperzije) zagađujućih materija u atmosferi
najednostavnije je posmatrati difuziju zagađivača iz tačkastog izvora zagađenja.
Difuzija zagađujućih materija u atmosferi zavisi od pravca vjetra i horizontalnog i
vertikalnog strujanja vazduha, odnosno od stabilnosti (turbulentnosti) atmosfere usljed
koje dolazi do miješanja vazdušne mase i prenošenja zagađujućih materija. Ti procesi
su u najvećoj mjeri uslovljeni temperaturnim i anemometrijskim gradijentom,
odnosno zahtijevaju poznavanje odgovarajućih meteoroloških parametara, a glavni od
njih su smjer vjetra, brzina vjetra i turbulencija u atmosferi [1,2,4].
Početni pravac prenošenja zagađujuće materije od izvora emisije određen je
pravcem vjetra na izvoru [3]. Na koncentraciju zagađujuće materije pravac vjetra
utiče više od ostalih meteoroloških parametara. Tako npr. promjena pravca vjetra koji
duva direktno u smjeru receptora za samo 5° uzrokuje pad koncentracije u receptoru
od približno 10 % u nestabilnim uslovima, odnosno oko 50 % u neutralnim uslovima i
oko 90 % u stabilnim uslovima. Takođe, značajna je promjena pravca vjetra s
visinom, posebno blizu tla. Površinsko trenje uzrokuje promjenu pravca vjetra u
smjeru kazaljke na satu pri visinama blizu tla, dok horizontalna termička struktura
atmosfere može imati dominantan uticaj na višim nadmorskim visinama, i to takav da
se pravac vjetra mijenja suprotno kazaljci na satu sa povećavanjem visine.
Brzina vjetra utiče na procese prenošenja (disperzije) zagađujućih materija u
vazduhu na različite načine sa promjenom visine [3]:
Koncentracija zagađujuće materije na izvoru emisije razblažuje se
zavisno od faktora koji je proporcionalan brzini vjetra koji duva preko
izvora emisije;
Brzina vjetra uzrokuje mehaničku turbulenciju koja povećava miješanje
vazdušne mase i razblaživanje koncentracije zagađujuće materije;
Površinsko trenje smanjuje brzinu vjetra blizu površine tla, tako da je
brzina na vrhu industrijskog dimnjaka značajno veća od one pri dnu
dimnjaka.
Uopšteno posmatrano može se konstaovati da se brzina vjetra povećava sa
visinom.
Turbulencija je nepravilno kretanje vjetra koje karakteriše neravnomjerno
duvanje vjetra, promjenljivo i nestabilno, što uzrokuje turbulentno vrtloženje
vazdušne mase. Razlikuju se dva tipa turbulentnog vrtloženja vazdušne mase.
Mehanička turbulencija je posljedica kretanja vazdušne mase pored objekata na tlu,
dok je termička turbulencija rezultat izmjene čestica vrućeg vazduha koji se uzdiže sa
vruće površine tla i velike količine padajućih sporijih molekula vazduha. Mehaničke
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
7
turbulencije su prilično pravilne u poređenju sa termičkim turbulencijama.
Najznačajniji proces miješanja u atmosferi koji uzrokuje disperziju zagađujuće
materije je vrtložna difuzija (eddy diffusion). Atmosferska vrtloženja uzrokuju
miješanje zagađenog vazduha sa čistim vazduhom što ima za posljedicu smanjenje
koncentracije zagađujuće materije u većoj zapremini vazduha [3].
Stabilnost, odnosno turbulencija atmosfere, je funkcija vertikalnog gradijenta
vjetra (pri čemu se brzina vjetra mjeri na visini 10 m iznad tla) i sunčeve radijacije,
odnosno dnevnog ciklusa, atmosferskog pritiska i stepena oblačnosti (eng. diurnal
cycle, atmospheric pressure and cloud cover). Dnevni ciklus (dnevni od lat. riječi
diurnus) odnosi se u ovom kontekstu na cikluse promjene intenziteta svjetlosti koji
opada, relativne vlažnosti i temperature, u toku 24 časa, odnosno jednog perioda
rotiranja planete Zemlje oko svoje ose [4]. Noćni period obuvata vrijeme u intervalu:
sat vremena prije zalaska sunca–sat nakon izlaska sunca [8].
Zagađenje prisutno u atmosferi razblažuje se strujanjem vazduha u različitim
smjerovima (horizontalna i vertikalna komponenta strujanja), pri čemu horizontalna
komponenta strujanja zavisi od brzine i pravca vjetra, topografije terena, objekata na
terenu, a vertikalna od temperaturnog gradijenta, odnosno od promjene temperature
vazduha sa visinom.
Različiti slučajevi stabilnosti su karakteristični za stvarnu promjenu temperature
sa visinom i suvu adijabatsku promjenu temperature kada dolazi do pada temperature
od približno 1 °C na svakih 100 m visine [3]. Kod adijabatskog stanja atmofere ne
dolazi do razmjene toplote između vazdušne mase i okruženja. U cilju jednostavnijeg
proračunavnja uticaja stanja atmosfere na prenošenje zagađujuće materije Pasquill i
Gilford su definisali šest atmosferskih klasa stabilnosti, od manje stabilnih do
najstabilnijih, kojim se određuje difuzija u pravcu normalnom na vektor pavca vjetra
[8]. Faktori vremenskih uslova dati su preko kategorija klasa atmosferske stabilnosti u
tabeli 1.
Tabela 1. Klase atmosferske stabilnosti
A Veoma nestabilno
B Srednje nestabilno
C Neznatno nestabilno
D Neutralno
(značajno naoblačenje, dan ili noć)
E Neznatno stabilno
F Stabilno
U tabeli 2. može se vidjeti zavisnot niza parametara od kategorije vremenskih
uslova.
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
8
Tabela 2. Matrica vremenskih uslova
( Komentar A: Vedar ljetnji dan, sunce je jače od 60 stepeni iznad horizonta
Komentar B: Ljetnji dan sa nekoliko razdvojenih oblaka ili vedar sunčan dan, 35-60 stepeni iznad horizonta Komentar C: Jesenje popodne ili oblačan ljetnji dan ili vedar sunčan ljetnji dan sa 15-35 stepeni iznad horizonta
Komentar D: Dio neba pokriven oblacima: 1/2 ili više = 50% ili više; manje od 1/2 = manje od 50% (Komentar A)
Stabilna atmosfera će otežati, a nestabilna olakšati razblaživanje u vertikalnom
smjeru. Uticaj vrtloženja na vertikalno širenje kontinuirane perjanice dima iz
dimnjaka zavisi od vertikalnog temperaturnog profila vazduha. S tim u vezi može se
zaključiti da razblaživanje koncentracije zagađujuće materije zavisi od brzine vjetra,
vertikalnog temperaturnog gradijenta vazduha i turbulentne strukture vjetra.
Radi jednostavnijeg objašnjenja uticaja atmosfere na prenošenje efluenta koji
sadrži određenu količinu zagađujuće materije može se posmatrati mali kontrolni
element zapremine-mjehur (eng.puff) efluenta (za početak iste temperature, kao i
okolni vazduh u slučaju adijabate) koji je ispušten u atmosferu na nekoj visini h (npr.
na visini dimnjaka industrijskog postrojenja). Vazdušna struja ima tendenciju da taj
element zapremine povuče prema gore ili prema dolje. Temperatura efluenata koji
izlazi iz dimnjaka je veća od temperature okolnog vazduha i stoga se ispušteni
element zapremine diže na visinu veću od visine dimnjaka sve dok se temperature
elementa zapremine efluenta zagađujuće materije i vazduha oko njega ne izjednače.
Tada na smjer kretanja počinje uticati temperaturni profil vazduha [1,4].
Razlikuju se sljedeća stanja atmosfere: superadijabatsko stanje, inverzno stanje
atmosfere i adijabatsko stanje. Pri posmatranju dima koji izlazi iz dimnjaka
primjećuje se stabilni trag kod inverzije i adijabatskog profila temperature, odnosno
nestabilni trag (kriva, vrtloženje i brzo približavanje zemlji) kod superadijabatskog
profila temperature.
Putanje prenošenja dima koje nastaju pod uticajem temperaturnih profila
atmosfere i vertikalnog profila vjetra, odnosno tipovi takozvanih «perjanica» dima
koji su prikazani na slici 1, su: čunjasta perjanica (eng. Coning Plume), savijajuća
perjanica (eng. Looping Plume), lepezasta perjanica (eng. Fanning Plume), uzvišena
perjanica (eng. Lofting Plume), zadimljena perjanica (eng. Fumigating Plume),
zarobljena (uhvaćena) perjanica (eng. Trapped Plume) [51].
Brzina
vjetra
(m/s)
Jačina
(Komentar A)
Dnevno
izlaganje suncu
- srednje
(Komentar B)
Neznatno
(Komentar C)
Oblačna noć
(Komentar D)
Mirna noć
(Komentar
D)
<2 A A-B B E E
2
A-B B C E F
4 B B-C C D E
6 C C-D D D D
>6 C D D D D
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
9
Slika 1. Vrste perjanica dima
2.1.3. Osnovni aspekti matematičkog modeliranja prenošenja zagađujućih
materija u vazduhu
Iskustvo u dosadašnjoj primjeni pokazuje opravdanost korišćenja
kompjuterskog modeliranja na prenošenje i transformaciju primarnih zagađujućih
materija u vazduhu [3,4,6]. Stoga je ovaj pristup primijenjen i u kontekstu
unaprjeđenja nacionalne politike upravljanja kvalitetom vazduha u Crnoj Gori
primjenom matematičkog modeliranja na praćenje kvaliteta vazduha u okviru
realizacije programa bilateralne saradnje sa italijanskim Ministarstvom zaštite životne
sredine, kopna i mora [4,7]. Program saradnje je uključio i obezbjeđivanje podrške
kompanije Techne Consulting u izradi ovog rada u okviru realizacije aktivnosti u
periodu 2011-2012. godina.
Obzirom da je atmosfera kompleksan fizičko-hemijski sistem, njegovo
modeliranje je izuzetno složeno 1. Kada je riječ o uticaju industrijskih izvora
zagađenja na životnu sredinu, primarno se nameću pitanja nivoa uticaja zavisno od
koncentracije zagađujuće materije na izvoru, odnosno emisije zagađujuće materije,
prenošenja zagađujuće materije i njene koncentracije u posmatranom receptoru,
odnosno imisije i taloženja na tlu.
Kombinovan pristup zasnovan na primjeni modeliranja kvaliteta vazduha i
analitičkih mjerenja omogućava unaprjeđenje sistema upravljanja kvalitetom vazduha.
Postoje četiri grupe modela [3]:
Modeli disperzije koji se zasnivaju na detaljnom poznavanju dinamike
fizičkih, hemijskih i dinamičkih procesa fluida u atmosferi. Ovaj tip
modela omogućava predviđanje koncentracije zagađujuće materije u ma
kojoj tačci prostora, u bilo kom vremenskom trenutku, na osnovu
poznavanja koncentracije u tačci receptoru i koncentracije na izvoru
zagađenja;
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
10
Modeli prihvatanja (receptor modeli) koji se zasnivaju na zavisnosti
između koncentracije u receptoru i koncentracije na izvoru zagađenja;
Stohastički modeli koji se zasnivaju na poluempirijskim matematičkim
zavisnostima između koncentracija zagađujućih materija i faktora koji
mogu uticati na njih, nezavisno od fizičkih procesa u atmosferi;
„Box“ (kutijasti) modeli kod kojih ulazne i izlazne veličine definišu
zapreminu atmosfere u kojoj će se izračunavati prosječna koncentracija
zagađujuće materije unutar te jedinice zapremine atmosfere.
Prenošenje zagađujućih materija i raspodjela njihovih koncentracija zavisi od
kretanja atmosferske mase pod uticajem polja vjetra, horizontalnih i vertikalnih
strujanja, miješanja vazduha po visini, hemijskih reakcija pojedinih zagađujućih
materija i njihove razgradnje u atmosferi i brzine taloženja [1]. Primjena
matematičkog modeliranja vazduha omogućava proračun koncentracija zagađujućih
materija u posmatranoj jedinici prostorne mreže, odnosno odabranog domena, u
svakom vremenskom trenutku.
Za posmatranje i predviđanje atmosferskih procesa primjenjuju se različiti
matematički algoritmi zavisno od složenosti primjene samog modela [3]:
Hanna 59-62 modelom procjenjuje se najviša koncentracija
zagađujućih materija emitovanih iz tačkastog izvora zagađenja u smjeru
vjetra.
Kod Box modela primjenjuje se najjednostavniji algoritam. Polazi se od
pretpostavke da vazduh ima oblik kutije, pri čemu je homogene
koncentracije. Upotrebljava se za procjenu srednje koncentracije
zagađujuće materije iznad vrlo velike površine, ali ne omogućava
indikaciju prostorne disperzije.
Gausov model 8,11,12 se najčešće upotrebljava u analizi prenošenja
zagađujućih materija u vazduhu, naročito prilikom analize disperzije iz
tačkastih izvora. Zasniva se na pretpostavci da će zagađujuća mateija
dispergovati u skladu sa normalnom statističkom distribucijom.
Eulerov model 1,3,8 atmosfere primjenjuje se na posmatranje difuzne
promjene unutar stacionarnih elemenata zapremine uzduž putanje mlaza
dima (smješa gasova u kojoj se nalazi aerosol čvrstih čestica i kapljica
vode nastalih kondenzacijom proizvoda sagorijevanja).
Lagrangeov 1,3,8 model atmosfere primjenjuje se prilikom
posmatranja promjene unutar kontrolnih elemenata zapremine koji se
kreću u smjeru širenja zagađujuće materije.
Kako je atmosfera sistem velike zapremine koji praktično nema prepreka, tj.
nije ograničen zidovima reakcionog suda, proračun fizičkih parametara vrši se u
manjem ograničenom prostoru, odnosno kontrolnom elementu zapremine. Veličina
kontrolnog elementa zapremine bira se zavisno od vrste analize koja se sprovodi
(lokalnih, regionalnih ili globalnih razmjera). Kod kutijastog modela npr. analiziraju
se parametri unutar samo jednog kontrolnog elementa zapremine. Bitno složeniji
proračuni su kod primjene jednodimenzionalnih, dvodimenzionalnih, a pogotovo kod
trodimenzionalnih modela, gdje se osim promjena koncentracija zagađujućih materija
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
11
u vremenu, posmatraju i prostorne promjene koncentracija zagađujućih materija.
Jednodimenzionalni modeli nalaze primjenu pri proračunu vremenske promjene
koncentracija nekog značajnog sastojka atmosfere, npr. ozona, po visini atmosfere.
Dvodimenzionalni modeli nalaze primjenu kod proračuna visinskih i prizemnih
koncentracija zagađujućih materija koje uzrokuju kisele kiše (npr. SO2 i NOx koji su
emitovani na određenom području), dok se trodimenzionalni modeli koriste za
proračun raspodjele koncentracije zagađujućih materija na većim prostorima,
uključujući i globalnu skalu [1,2,4].
Primijenjeni model mora da uzme u obzir veliki broj faktora koji određuju
transportne procese prenošenja zagađujuće materije (npr. jačina i pravac vjetra),
depoziciju zagađujuće materije, hemijske i fotohemijske rekacije, meteorološke
uslove, karakteristike terena, itd. U tom kontekstu odgovarajuće performanse imaju
svi trodimenzionalni mrežni modeli zasnovani na Euler-Lagrangeovoj shemi u kojoj
se područje koje je predmet razmatranja posmatra u fiksnom referentnom sistemu,
unutar koga se čestice kreću i prolaze faze transformacije. Trodimenzionalna mreža je
kvadratnog oblika, dok se putanja kretanja čestice proračunava primjenom
odgovarajućih fizičko-matematičkih jednačina. Pri tom je složenost primjene
trodimenzionalnog modela uslovljena ne samo analizom velikog broja kontrolnih
elemenata zapremine, već i nesigurnošću koja je uzrokovana i obradom velikog broja
ulaznih podataka koji nijesu dovoljno precizno definisani [1,4].
Prosječno vrijeme zadržavanja pojedinih sastojaka u vazduhu je vrlo različito i
zavisi prije svega od njihove hemijske i fotohemijske reaktivnosti. Pri tome hemijske
reakcije, odnosno reakcije izazvane toplotom, imaju podjednak značaj kao
fotohemijske reakcije koje su izazvane elektromagnetnim zračenjem. Značaj
pojedinačne reakcije zavisi od njene relativne brzine u odnosu na druge reakcije,
odnosno neophodno je poznavati kinetiku i mehanizme posmatranih reakcija.
Reakcije u vazduhu se odvijaju u homogenoj, isključivo gasovitoj fazi, ali i u
heterogenim sistemima uz učešće čvrstih i tečnih čestica aerosola ili prašine. U
kontekstu navedenog očigledno je da je kod matematičkog modeliranja neophodna
primjena zakona o održanju mase i energije, te izvođenje jednačina za prenos
zagađujućih materija unutar kontrolnog elementa zapremine i jednačina kojim se
određuju fizičke interakcije između susjednih elemenata zapremine [1,3].
Na ovaj način definisani matematički modeli uzimaju u obzir hemizam reakcija
zagađujućih materija koje se odvijaju u atmosferi, uključujući i simulaciju prenošenja
zagađujućih materija uslovljenu meteorološkim faktorima [1]. Meteorološki parametri
se obrađuju posebnim modelima koji mogu da reprodukuju polje vjetra, visine slojeva
atmosfere gdje se odvijaju reakcije zagađujućih materija, kao i druge pokazatelje od
značaja za prenošenje (disperziju) zagađenja [1,4].
U razumijevanju dispererzije zagađujućih materija u vazduhu neophodno je
primijeniti izračunavanje dinamike fluida. CFD modeli (eng. Computational Fluid
Dynamics) nastali su kao rezultat potrebe određivanja disperzije zagađujućih materija
na malim područjima, duž pristupnih puteva, rijeka, dolina ili prolaza kroz visoke
geografske profile (brežuljci, planine itd.) [3]. Najznačajniji modeli disperzije koji se
koriste u praksi su sljedeći trodimenzionalni (3D) modeli: CALPUFF, ISCST3 (eng.
Industrial Source Complex-Short Term, Version 3), RAM, CTDMPLUS (eng.
Complex Terrain Dispersion Model), INPUFF, DEGADIS (eng. Dense Gas
Dispersion Model).
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
12
U ovom radu je izvršena analiza kvaliteta vazduha u urbanom i širem području
opštine Pljevlja analizom prenošenja zagađujućih materija iz tačkastih, linijskih i
površinskih izvora zagađenja primjenom trodimenzionalnog CALPUFF
matematičkog modela.
2.1.4. Gausov model
U osnovi modela disperzije nalazi se algoritam Gausovog modela, pri čemu se
njegova primjena zasniva na pretpostavci da će zagađujuća materija dispergovati u
skladu s normalnom statističkom distribucijom 3. Kao što je prethodno navedeno
putanja izvjesne količine efluenta u gasovitom stanju koji se ispušta u atmosferu u
posmatranoj tačci prostora opisuje se perjanicom. Atmosferska difuzija uzrokuje
ponašanje putanje efluenta, dok se efluent širi zavisno od temperaturnog profila, sa
povećanjem udaljenosti od mjesta ispuštanja.
Ovaj vid kretanja predstavlja kombinaciju difuzije i turbulentnog miješanja
vazduha. S tim u vezi u opisivanju takvog kretanja polazi se od opšte
trodimenzionalne jednačine difuzije 11,8: 2 2 2
2 2 2x y z x y z
ci ci ci ci ci ci civ v v K K K
t x y z x y z
(1)
Ukoliko se pretpostavi da je brzina vjetra konstantna sa promjenom visine, tako
da u horizontalnom smjeru iznosi vs, tj. da je vx=vs, vy=vz=0, da je horizontalna
disperzija mala u poređenju sa brzinom kretanja vazduha u tom smjeru, kao i da se
emisija efluenta u atmosferu Q (kg/m2s) smatra konstantnom u vremenu, jednačina se
rješava primjenom graničnih uslova (koncentracija iščezava kada x i z teže u
beskonačnost; maksimalna je kada je x=0 i z=0; koordinate su jednake nuli u tačci
emisije efluenata). Kao rezultat dobija se eksponencijalna funkcija kojom se opisuje
normalna Gausova statistička raspodjela koja glasi:
2 2
4
4
s
y z
v y z
x K K
i
y z
Qc e
K K
(2)
Dobijena jednačina pokazuje da raspodjela koncentracija efluenata ci u
smjerovima y i z ima oblik Gausove funkcije raspodijele greške f (z), čiji je oblik
2 2k zk
f z e
(3)
sa standardnom devijacijom 2
2
1
2k .
Upoređivanjem jednačina zaključuje se da je standardna devijacija za smjerove
y i z kako slijedi:
2 2,
y zy z
s s
xK xK
v v (4)
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
13
Uvrštavanjem u jednačinu (2) dobija se raspodjela koncentracije u smjerovima y
i z u funkciji srednje brzine vs i standardnih devijacija koje se nazivaju koeficijent
horizontalne disperzije y i koeficijent vertikalne disperzije z :
2 2
2 22 2
2
y z
y z
i
s y z
Qc e
v
(5)
Obzirom da se u stvarnosti emisija efluenata ne odvija iz početka koordinatnog
sistema, već se emituje na određenoj visini (visina dimnjaka z=h), a širenje postoji
samo kod pozitivnih vrijednosti z, rješavanjem ovog slučaja diferencijalne jednačine
dobija se sljedeća jednačina 10-12:
2 22 2
2 2 2 22 2 2 2
2
y z y z
z h z hy y
i
s y z
Qc e e
v
(6)
Primjenom ove jednačine proračunava se koncentracija zagađujuće materije u
trodimenzionalnom prostoru zavisno od pravca vjetra duž ose x i rasta koncentracije
zagađujuće materije nakon emisije iz tačkastog izvora Gausovom raspodjelom duž
osa y i z. Q je masa oslobođene zagađujuće materije iz tačkastog izvora, dok je vs
srednja brzina vjetra.
Gausova raspodjela koncentracija zagađujuće materije emitovane iz
kontinualnog tačkastog izvora, na efektivnoj visini H, u poprečnom presjeku na
nizstrujnoj udaljenosti od izvora emisije, prikazana je na slici 2 8.
z
-y
y
H
x z2
y2
Slika 2. Gausova raspodijela koncentracija zagađujuće materije
Prvobitno je Gausov model raspodjele razvijen za tačkaste izvore, ali je kasnije
prilagođen za linijske i površinske. U tom kontekstu linijski izvor je posmatran kao
aproksimacija serije tačkastih modela.
Koeficijenti horizontalne i vertikalne disperzije (standardne devijacije), y i z
su funkcije stabilnosti atmosfere 8. Za koeficijent horizontalne disperzije, uzimajući
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
14
u obzir najstabilniju klasu atmosfere (F) i najmanaje stabilnu klasu atmosfere (A),
dobijaju se sljedeće funkcije 1,7
0,22
1 0,0001
A
y
x
x
(7)
0,04
1 0,0001
F
y
x
x
(8)
Može se zaključiti da je disperzija duž ose y za jednake udaljensoti u pravcu
vjetra veća kada je riječ o nestabilnoj klasi atmosfere, odnosno kada su prisutna
strujanja i turbulencije vazduha.
Gausova jednačina raspodjele je najčešće korišćen model perjanice i nalazi se
u osnovi modela koje preporučuje USEPA (US Environmental Protection Agency). U
izvođenju Gausove jednačine disperzije korišćen je niz pretpostavki i ograničenja. Pri
tom je posmatran samo jedan izvor zagađenja i kontinuirana uzlazno podignuta
perjanica nad ravnim terenom, dok savremeni matematički modeli uključuju više
izvora zagađenja na kompleksnom terenu. Najvažnije pretpostavke i ograničenja kod
primjene Gausovog modela disperzije su 1,8:
tačnost predviđanja visine podizanja perjanice budući da ta visina utiče
na visinu emisije u Gausovoj jednačini disperzije;
tačnost koeficijenata disperzije (vertikalna i horizontalna standardna
devijacija distribucije emisije) u Gausovom modelu disprezije;
pretpostavka usrednjenog vremenskog perioda u kome se proračunava
prizemna koncentracija zagađujuće materije pomoću koeficijenata
disperzije;
brzina vjetra i njen smjer su konstantni od tačkastog izvora do receptora;
atmosferska turbulencija je takođe konstantna duž cijele putanje dima;
cijela perjanica je homogena, što znači da nema taloženja ili ispiranja;
čestice gasa (dima) nisu apsorbovane u vodi, u vazduhu, ili vegetaciji;
efluenti nisu podvrgnuti hemijskim transformacijama;
postoji samo vertikalna i poprečna disperzija (nema nizstrujne disperzije);
perjanica se širi u čunjastom obliku dok putuje nizstrujno, pri čemu je
idealni čunjasti oblik samo jedan od mnogih uočenih oblika perjanica;
uslovi terena se uključuju primjenom jedne grupe disperzionih
koeficijenata za ruralno područje, odnosno druge grupe koeficijenata za
urbano područje; osnovna Gausova jednačina disperzije ne uključuje
režime terena kao što su doline, planine i obale.
Gausov model pretpostavlja idealan stacionarni slučaj, sa konstantnim
meteorološkim uslovima duž velikih udaljenosti, idealnu geometriju perjanice,
jednolik, ravan teren, kompletan bilans mase i tačnu Gausovu raspodijelu.
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
15
2.1.5. Značaj hemijskih reakcija za modeliranje kvaliteta vazduha
Simulacija zagađenja vazduha korišćenjem matematičkih modela za praćenje
kvaliteta vazduha omogućava definisanje zavisnosti koncentracija zagađujućih
materija u posmatranoj sredini (imisija) od emisija primarnih zagađujućih materija i
prekursora sekundarnih zagađujućih materija, uzimajući u obzir meteorološke
pokazatelje, topografiju terena i parametre koji se odnose na hemijske transformacije
1.
Usljed neograničenosti vazdušnog prostora u vazduhu se istovremeno odvija
veliki broj procesa, kao što su kretanje čestica (bitni aspekti kretanja čestica su
navedeni u tačci 2.1.2), hemijske i fotohemijske reakcije, kao i adsorpcija i desorpcija
supstanci sa aerosolnih čestica. Uz poznavanje kinetike procesa koji se odvijaju u
atmosferi neophodno je poznavanje i mehanizama posmatranih reakcija.
Pored hemijskih reakcija koje su izazvane toplotom, čija brzina zavisi od
temperature, u atmosferi se odvija i veliki broj fotohemijskih reakcija koje su izazvane
energijom svjetlosti. Pri interakciji zračenja sa česticama mogući su sljedeći procesi:
refleksija zračenja od čestice, prolaženje zračenja kroz česticu, uz eventualno
prelamanje i apsorpcija zračenja od strane čestice. Za atmosfersku hemiju
najznačajniji su procesi apsorpcije i refleksije.
Pri apsorpciji zračenja, zavisno od energije zračenja i strukture čestice, može
doći do promjene u njenoj strukturi, što se naziva fotohemijsko pobuđivanje ili
fotohemijska ekscitacija. Pri apsorpciji količine energije koja je nedovoljna za
pobuđivanje doći će samo do povišenja kinetičke energije čestice, odnosno do njenog
zagrijavanja. Nakon faze ekscitacije, na račun dobijene energije reakcija može da se
nastavi na više načina 2.
Kao što je navedeno u tačci 2.1, pored gasova atmosfera sadrži i suspendovani
materijal u obliku vrlo sitnih čestica ili kapljica koji se zove aerosol. Bez obzira na
agregatno stanje aerosola, za ove čestice se u atmosferskoj hemiji koristi termin
čestica, kao i za molekule, atome i radikale. Poluprečnik čestice aerosola mora biti
manji od 1µm da bi se čestica zadržala u dužem periodu suspendovana u vazduhu. Po
definiciji čestice aerosola su veće od poluprečnika molekula (oko 2x10-4
µm), a manje
od 500 µm (prašina). Obzirom na veoma izražene posljedice dejstva aerosolnih
čestica na zdravlje čovjeka i živi svijet, pridaje im se posebna pažnja od početka 90-
tih godina XX vijeka. Neke od posljedica dejstva aerosola su sljedeće: udisanjem
vazduha sa visokom koncentracijom aerosolnih čestica i prašine raste vjerovatnoća da
će doći do oštećenja u organizmu; utiču na klimu Zemlje; na površini aerosolnih
čestica odvijaju se neke od reakcija koje su ključne za hemizam atmosfere; umanjuju
vidljivost zbog rasipanja i apsorpcije u vidljivom dijelu spektra elektromagnetnog
zračenja. Neke od šire prisutnih vrsta aerosola su: dim koji predstavlja smješu gasova
u kojoj se nalazi aerosol čvrstih čestica i kapljica vode, nastalih koagulacijom,
odnosno kondenzacijom proizvoda sagorijevanja; magla koja predstavlja aerosol
kapljica vode nastalih kondenzacijom vodene pare; leteći pepeo koji se sastoji od
čestica pepela koje zbog svojih malih dimenzija imaju osobinu aerosola 2.
Prema porijeklu razlikuje se: primarni aerosol koji nastaje procesima kao što je
sitnjenje materijala na površini Zemlje (terestrični aerosol) ili rasprskavanje morske
vode (marinksi aerosol) i sekundarni aerosol koji nastaje hemijskim reakcijama u
vazduhu. Za stvaranje čestica sekundarnog aerosola prirodnog porijekla, najznačajnije
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
16
su suspstance biogenog porijekla kao što su: SO2 koji nastaje oksidacijom biogenog
H2S, zatim NH3, kao i oksidi azota koji nastaju oksidacijom NH3, ugljovodonici i
njihovi oksidacioni i polimerizacioni proizvodi, vodena para i druge supstance.
Stvaranje aerosola iz ovih reakcija odvija se preko velikog broja homogenih i
heterogenih hemijskih i fotohemijskih reakcija. Najznačajnija reakcija u stvaranju
troposferskog aerosola jeste oksidacija SO2 do SO3, obzirom na visoku koncentraciju
sulfata u aerosolu 2.
2.1.5.1. SO2 u atmosferi
Sumporna jedinjenja primarno se klasifikuju u zagađujuće materije usljed
njihovog svojstva da reaguju sa vodenom parom formirajući izmaglicu sumporne
kiseline. Sumporna kiselina koja potiče iz vazduha nalazi se u magli, smogu, kiseloj
kiši i snijegu, ali i prirodnim ekosistemima na koje štetno djeluje.
Sagorijevanje goriva koja sadrže sumpor (na prvom mjestu uglja) nastaju
zagađujuće materije koje se javljaju u obliku sumpor(IV)-oksida (SO2) i sumpor(VI)-
oksida (SO3), koji se zajedničkim imenom nazivaju sumporni oksidi (SOx). Nivo
emisija SOx direktno zavisi od sadržaja sumpora u gorivu. Obično se oko 95 %
sumpora u gorivu emituje kao SO2, 1-5 % kao SO3, i 1-3 % kao čestice sulfata.
Čestice sulfata se ne smatraju dijelom ukupnih emisija SOx 20.
Čestice stratosferskog aerosola, kao i troposferskog, raznovrsnog su porijekla.
Najviša koncentracija aerosola sumporne kiseline je nešto iznad 30-tog km i taj sloj se
zove Jungeov sloj, dok je maksimalna koncentracija sulfatnog jona na visini oko 25
km. U skladu sa ovim teorijama H2S i SO2 ne prelaze u značajnijoj količini iz
troposfere u stratosferu zbog povoljnih uslova u troposferi za njihove hemijske
transformacije. Za ostala sumporna jedinjenja prisutna u troposferi u tragovima, kao
što su karbonil-sulfid (COS), ugljen(IV)-sulfid (CS2), a donekle i dimetil-sulfid
(CH3)2S, hemizam troposfere ne predstavlja barijeru, tako da ova jedinjenja prelaze u
stratosferu 2. Hemizam SO2 u troposferi [20] može se prikazati kako je dato
jednačinama od (9) do (14-6).
Mazut se u najvećoj količini upotrebljava za generisanje toplote, pare i
električne energije u energetskim postrojenjima, pri čemu se sumpor oksiduje do SO2.
Iako se povremeno može redukovati do H2S, najveći dio se dalje oksiduje do SO3.U
„čistom“ vazduhu oksidacija SO2 do SO3 direktnom reakcijom sa kiseonikom je spora:
2 2 31
2SO O SO (9)
U prisustvu čestične materije (npr. metalne soli) i (ili) Sunčevog zračenja,
reakcija je katalizirana i odvija se brzo:
2 2 31
2h ili
čvrstečesticeSO O SO
(10)
SO3 sa vodom u vazduhu brzo stvara sumpornu kiselinu (H2SO4):
3 2 2 4SO H O H SO (11)
koja nastaje i iz reakcije SO2 sa vodom u prisustvu metalnih soli kao katalizatora:
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
17
2 2 2 3
2 3 2 2 4
2 2 2 2 4
1 O2
1 O 2
M
M
SO H O H SO
H SO H SO
SO H O H SO
Nastala H2SO4 reaguje sa amonijakom ili metalnim solima stvarajući
odgovarajuće sulfate:
2 4 3 4 42
2 4 2 4
2
2 2
H SO NH NH SO
H SO NaCl Na SO HCl
Kinetički model oksidacije SO2 u atmosferi potvrđuje da je oksidacija SO2 u
prisustvu čestične materije prisutne u vazduhu od male važnosti zbog brzog zasićenja
površine čestice. Vjerovatnije je da se transformacija SO2 do sulfata odvija pomoću
reakcije oksidacije SO2 u tečnoj fazi. Prosječno vrijeme boravka oksidovanih oblika
sumpora u donjim slojevima atmosfere iznad Evrope procjenjuje se na oko jedan dan.
U stratosferi se sumpor u karbonil-sulfidu oksiduje postepeno do sulfata
sledećim nizom reakcija 2:
2
2
2
2 3
3 2 2 3
3 2 2 4
COS OH CO HS
HS OH H SO
SO OH SO H
SO OH HSO
HSO O HO SO
SO H O H SO
2.1.5.2. Nastajanje fotohemijskog smoga u atmosferi
Prisustvo fotohemijskog smoga u atmosferi uzrokuje smanjenu vidljivost, kao i
negativne efekte na zdravlje čovjeka. Reakcija ugljovodonika i azotnih oksida u
prisutvu sunčeve svjetlosti dovodi do formiranja fotohemijskog smoga.
Sljedećom shemom (slika 3) može se prikazati hemizam NOx koji dovodi do
formiranja fotohemijskog smoga [1,7]:
(12-1)
(12-2)
(12-3)
(13-1)
(13-2)
(14-1)
(14-2)
(14-3)
(14-4)
(14-5)
(14-6)
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
18
Slika 3. Formiranje fotohemijskog smoga
Formiranje fotohemijskog smoga započinje nastajanjem NO i reaktivnih
ugljovodonika usljed sagorijevanja goriva. NO reaguje sa ozonom koji je prisutan u
troposferi ili radikalima ugljovodonika (RO2) usljed čega nastaje NO2
(kao aktivni
molekulski radikal). Ovaj radikal adsorbuje sunčevu svjetlost (h) što dovodi do
nastajanja NO i atomskog kiseonika. Atomski kiseonik reaguje sa ozonom u
troposeferi koji se uključuje u reakciju sa NOx. Atomski kiseonik može takođe da
reaguje sa slobodnim hidroksilnim radikalom (OH), i ozonom, usljed čega nastaju
reaktivni radikali ugljovodonika koji reaguju sa NOx. Ovi radikali reaguju sa
komponentama smoga, kao što je PAN (peroksiacetil nitrat) i aldehidima (RC=OH,
gdje je R lanac ugljovodonika). Prethodna shema prikazuje reakcije NOx, uključujući
reakcije izmedju NO i NO2, i nastajanje HNO3. Nastajanje fotohemisjkog smoga se
može prikazati i sledećim nizom reakcija:
2
2 3
3 2 2
1
3 2
1
1
2
2 2
2 2
2 3
2
NO hv NO O
O O M O M
O NO NO O
O hv O D O
O D M O M
O D H O OH
CO OH CO HO
HO NO NO OH
OH NO HNO
gdje je O(1D) mješavina atomskog i molekulskog kiseonika.
Na osnovu istraživanja reakcije azotnih oksida u ozonskom sloju 48, u prvom
redu azot(II)-oksida (NO) i azot(IV)-oksida (NO2), izveden je model od 56 reakcija,
na osnovu kojeg se došlo do zaključka da oksidi azota imaju vrlo značajnu ulogu u
hemiji gornje atmosfere i ozonskog sloja. Splet ovih reakcija predstavlja prirodnu
(15-1)
(15-2)
(15-3)
(15-4)
(15-5)
(15-6)
(15-7)
(15-8)
(15-9)
Spiranje bez padavina
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
19
ravnotežu. Neposredno unošenje oksida grupe NOx (NO, N2O3, NO2) u stratosferu
izaziva poremećaj ravnoteže. Obzirom na hemijsku reaktivnost oksida ove grupe,
smatralo se da ne prelaze u značajnijoj količini u startosferu. Međutim na visokoj
temperaturi u motoru letjelica dolazi do oksidacije molekulskog azota kiseonikom uz
stvaranje različitih oksida azota koji emisijom iz aviona dospijevaju i u stratosferu 2.
2.1.6. Složene hemijske reakcije u atmosferi
Za potrebe analize kvaliteta vazduha u urbanom i širem području opštine
Pljevlja uzete su u obzir fizičko-hemijske reakcije primarnih zagađujućih materija
koje kao produkte daju sekundarne zagađujuće materije i uzrokuju prenos zagađujućih
materija antropogenog i prirodnog porijekla.
Kao rezultat složenih hemijskih reakcija koje se odvijaju u vazduhu iz molekula
azot(IV)-oksida i sumpor(IV)-oksida uz učešće slobodnih radikala dobijaju se
produkti u tečnom, gasovitom i heterogenom stanju koji u konačnom kao proizvod
reakcije daju složena jedinjenja u formi aerosola. Za potrebe matematičkog
modeliranja ovako nastala jedinjenja tretiraju sa kao čestice čije se rasprostiranje
modelira. Ključnu ulogu u nastajanju aerosola ima ozon i isparavanje koje je prisutno
u atmosferi ili nastaje kao posljedica zagađenja vazduha 1,4. U početnoj fazi
nastajanja čestica aerosola dolazi do formiranja sumporne i azotne kiseline. Dalji
hemizam rekacija koje uslovljavaju da produkti reakcija pređu u oblik aerosola, uz
transformaciju SO2 iz gasovitog stanja u sulfate (SO42-
) u čvrtsom agregatnom stanju i
transformaciju NOx iz gasovitog stanja u nitrate (NO3-) u čvrstom agregatnom stanju,
prikazani su na slici 4 i slici 5.
gasoviti
SO2
heterogene
reakcije
tečna faza
reakcija
gas. faza
reakcija
SO42-
aerosol
fotohemijska
reakcija
O3, H2O2
OH
joni metala i
aerosol ugljenika
vodena para isparavanje
h ROx., NOx
Slika 4. Transformacija SO2 u aerosol
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
20
gasoviti
NOx
tečna faza
reakcija
gasovita faza
reakcija
NO3-
aerosol
OH., O3, RO
.2, HO
.2
vodena para iz
oblaka
isparavanje
HNO3
NH3
fotohemijska
reakcija
h ROx.
Slika 5. Transformacija NOx u aerosol
2.1.7. Matematički CALPUFF model
Matematički CALPUFF model koji je primijenjen u okviru analize kvaliteta
vazduha u urbanom i širem području opštine Pljevlja zasniva se na složenim
proračunima koji u osnovi imaju Gausovu zakonitost raspodjele.
Prethodno je prikazano razmatranje modela disperzije efluenata kod koga je
dostignuta maksimalna visina podizanja, tj. kada je uspostavljena temperaturna
ravnoteža između toplijeg mlaza dima (gasa) iz dimnjaka i vazdušne mase nošene
poprečnim vjetrom. Brojni naučnici su razmatrali putanju efluenta (dima) do konačne
visine podizanja odvojeno od disperzije dugi niz godina. U početnim fazama
istraživanja razmatrani su eksperimentalni podaci koji nijesu bili precizni, a zaključci
su se zasnivali na direktnoj zavisnosti visine podizanja dima od odnosa brzine
izlaznog mlaza i brzine vjetra ili pak na međuzavisnosti kinetičke energije mlaza i
kinetičke energije okolnog vazduha 8,11.
Stoga je bilo neophodno razviti “integralni” model. Varijabile koje se
posmatraju unutar poprečnog presjeka dima imaju prekid na granici perjanice dima i
okolnog vazduha. Mjesto prekida naziva se “granični sloj perjanice” (eng. plume
boundary layer) 1. U tom kontekstu značajna je “relacija ulaska” (eng. entrainment
relation) koju je uveo Taylor 1948. godine 50. Pretpostavio je da je brzina ulaska ve
(brzina kojom okolna vazdušna masa ulazi u perjanicu dima kroz granični sloj
perjanice) proporcionalna brzini dima unutar perjanice us. Ovakav pristup relevantan
je za predviđanje putanje dima pod stabilnim ili neutralnim atmosferskim stanjima,
gdje turbulencija uzrokovana potiskom unutar perjanice dominira nad atmosferskom
turbulencijom.
Briggs je 1975. godine 52 razvio skup empirijskih formula za uzlazno
podignute perjanice primjenom daljih pojednostavljenja (ravnomjerna brzina vjetra i
ravnomjerna termička stratifikacija) i dimenzionalnom analizom. Te formule
predstavljaju osnovu za predviđanje podizanja dima kod modela odobrenih od strane
EPA-e [1].
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
21
U uslovima turbulentne atmosfere predviđanje podizanja dima je znatno
komplikovanije. U tim uslovima model za podizanje dima razvio je Weil 1986.
godine 69. Predložio je da se vertikalna komponenta brzine okolnog vazduha tretira
kao slučajna varijabila u propisanoj funkciji gustine vjerovatnoće.
Iako su Briggsove jednačine našle primjenu sa zadovoljavajućom preciznošću
kod stabilnog i neutralnog stanja atmosfere, poslužile su i za izvođenje jednačina na
kojim se zasniva primjena CALPUFF matematičkog modela 1,41,48.
Pri modeliranju prenošenja dimne perjanice ista se posmatra kao kontinuirani
niz pojedinačnih “paketa” efluenta zagađujuće materije, u obliku mjehura (eng. puff),
u kojim se nalazi određena količina zagađujuće materije. U vremenskom intervalu u
kome se vrši uzorkovanje mjehur se posmatra kao kontrolni element zapremine
efluenta u kome je konstantna koncentracija zagađujuće materije Nakon mjerenja
koncentracije mjehur se kreće, transformiše, mijenja oblik i energiju kojom raspolaže,
do sljedećeg uzorkovanja, pri čemu se utvrđuje koncentracija zagađujuće materije
koja se u mjehuru transportuje do receptora. U finalnoj tački putanje perjanice,
odnosno receptoru, koncentracija je izvedena kao suma prosječnih vrijednosti
koncentracija zagađujuće materije mjerenih u mjehuru u posmatranim tačkama
uzorkovanja, u vremenskom intervalu u kome se vrši uzorokovanje. Osnovnu
jednačinu (16) kojom se izračunava koncentracija zagađujuće materije koja se u
mjehuru transportuje do receptora postavio je Zannetti 1981. godine 1: 22
22 22
2
ca
yx
dd
i
x y
Qc Ge e
(16)
2
2
2
2
1/2
2
2
e
z
H nh
nz
G e
(17)
gdje je:
ci-koncentracija u prizemnom sloju (g/m3),
Q-masa zagađujuće materije (g) u kontrolnom elementu zapremine efluenta
zagađujuće materije u vazduhu,
x-koeficijent raspodjele, stadardna devijacija (m), u Gausovom modelu
difuzije, duž pravca prostiranja vjetra,
y -koeficijent raspodjele, stadardna devijacija (m), u Gausovom modelu
difuzije, u pravcu normalnom na pravac prostiranja vjetra,
z-koeficijent raspodjele, stadardna devijacija (m), u Gausovom modelu
difuzije, u pravcu vertikalnom u odnosu na pravac prostiranja vjetra,
da-udaljenost (m) od centra mjehura do receptora u pravcu prostiranja vjetra,
dc-udaljenost (m) od centra mjehura do receptora u pravcu normalnom na
pravac prostiranja vjetra,
G-vertikalna komponenta (m) Gausove raspodjele,
H-efektivna visina (m) udaljenosti centra mjehura od podloge (tla),
h-visina (m) sloja vazdušne mase.
Navedena jednačina u sebi integriše sheme kretanja perjanice gdje dolazi do
separacije i disperzije mjehura ili pak preklapanja i njihovog uzajamnog povezivanja
što dovodi do redukcije broja mjehura koji stižu do tačke receptora. Posebna
jednačina se izvodi kada se posmatra taloženje zagađujuće materije (eng. slug
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
22
formulation). U tom slučaju se kružne putanje mjehura sa zagađujućom materijom
preklapaju, dok je mala vrijednost udaljenosti na kojoj se mjehuri razdvajaju. U
zavisnosti od toga da li se pri modeliranju posmatraju karakteristike mjehura u svakoj
tačci uzorkovanja, iz kojih se izvode kumulativne vrijednosti, ili pak svojstva
receptora, razlikuje se lokalno modeliranje prenošenja mjehura efluenta i integrisani
CALPUFF sistem prenošenja mjehura.
2.1.7.1. Vlažna i suva depozicija
Značajani aspekti koji se uzimaju u obzir u jednačinama na kojim se zasniva
proračunavanje u CALUFF modelu odnose se na mehanizme vlažne i suve depozicije.
Taloženje zagađujuće materije na tlu, kao i prenos u više slojeve troposfere, doprinosi
redukciji koncentracije zagađujuće materije u vazduhu u slojevima na visini ispod 10
m.
Suva i vlažna depozicija zagađujuće materije u gasovitom stanju i čestice se
odvijaju na različite načine.
Osnovne karakteristike suve depozicije su da vertikalni koncentracioni gradijent
potiskuje molekule prema tlu, pri čemu se na taj način omogućava: njihova adsorpcija
u prvim slojevim tla, ili se pak zadržavaju u slojevima vazduha koji se kreću
laminarno pri njihovom direktnom kontaktu sa tlom ili hemijski reaguju sa
molekulima koji se nalaze na tlu.
Brzina suve depozicoje vg definisana je sljedećom jednačinom 1,7:
( )
g
g
z
Fv
c
gdje je Fg fluks gasa pri tlu i c(z) koncentracija gasa na visini z na kojoj se gas nalazi.
Znatno je korisnija inverzna veličina vg definisana kao indukovani otpor kretanju rg.
Za vlažnu depoziciju gasa u kontekstu prikazanih hemizama reakcija
karakteristično je da zagađujuće materije dospijevaju na tlo spiranjem snijegom ili
kišom. Ova jedinjenja primarno dolaze do oblaka gdje se odvijaju hemijske reakcije,
a zatim dolazi do spiranja u formi kapljica i pahulja snijega.
Suspendovane čestice sa prečnikom manjim od 10 µm imaju različitu putanju
depozicije, obzirom da imaju neznatnu masu i stoga su podložnije uticaju gravitacije
nego gasovi. Značajan dio suspendovanih čestica se taloži sedimentacijom.
Ako je ρp gustina čestice, r je prečnik, ρo gustina vazduha, a koeficijent
kinematskog viskoziteta, brzina depozicije čestice na tlo, koja je i krajnja brzina,
proračunava se formulom 1,7:
22
9
p
s
o
grv
v
Pored toga čestice prašine talože se, takođe, zajedno sa većim brojem čestica
manje gustine, kao što su npr. čestice u gasovitom stanju. Drugačiji mehanizam suve
depozicije odvija se kada čestica uđe u element zapremine vazduha i nošena vjetrom
dospijeva do tla.
(18)
(19)
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
23
Umjesto toga vlažna depozicija se uglavnom dešava kada se čestice ponašaju
kao nukleusi procesa kondenzacije za molekule vode koji prelaze u formu kiše ili
snijega.
2.1.7.2. Struktura matematičkog CALPUFF modela
Svaki model primijenjen za modeliranje kvaliteta vazduha zahtijeva:
određivanje meteorologije za vremenski period koji se posmatra zajedno sa
geomorfološkim karakteristikama terena i precizno utvrđivanje emisionih scenarija za
posmatrani period i područje.
CALPUFF matematički model sastoji se od 3 ključne komponente, i to:
CALMET, CALPUFF i CALPOST, i velikog broja predprocesorskih programa koji
su izrađeni kako bi omogućili usklađivanje sa standardima, i osnovnim meteorološkim
i geografskim podacima.
Primarni rezultat primjene CALPUFF matematičkog modela su časovne
koncentracije ili časovne depozicije koje su proračunate na odabranoj lokaciji
receptora. CALPUFF model simulira meteorološke uslove i transport zagađujuće
materije, transformaciju i depoziciju. CALPUFF ima prerformanse koje se zasnivaju
na primjeni meteoroloških polja koje produkuje CALMET model, ili pak koristi
meteorološke podatke dobijene na meteorološkim stanicama u formatu koji je
konzistentan sa formatom koji se primjenjuju u radu stanica tipa ISCST3 [79] ili
CTDMPLUS [74]. Ove stanice treba koristiti ograničeno jer ne omogućavaju
CALPUFF modelu da iskoristi u cjelosti svoje performase za prostornu analizu
variranja meteoroloških parametara 7.
Pri tom se geomorfološki podaci prate za svaku ćeliju domena i posmatraju kao
konstantne veličine pri pokretanju modela, dok su meteorološki podaci dostupni samo
za pojedine tačke domena (najčešće podaci dobijeni na meteorološkim stanicama).
Kako modeli prenošenja zahtijevaju izvedene podatke koji se odnose na polje vjetra i
stabilnost atmosfere, proračunate za svaku ćeliju domena, neophodno je
predprocesorskim programima obraditi meteorološke podatke tako da se dobiju
izvedeni podaci o poljima vjetra i stabilnosti atmosfere za svaku pojedinačnu ćeliju
domena. Meteorološki predprocesor za CALPUFF model je CALMET. Zajedno sa
CALMET predprocesorom koristi se i MM5 model za preciznu obradu meteoroloških
podataka u višim slojevima atmosfere.
CALMET je meteorološki model koji produkuje časovno polje vjetra i
temperature u trodimenzionalnoj mreži geografskog domena. Rezultati koji se
dobijaju upotrebom CALMET modela u sebi integrišu i dvodimenzionalna polja koja
daju projekciju visine, karakteristika terena i disperzije. CALMET je model prenosa
zagađujuće materije koji se primjenjuje na analizu mjehura (eng. puff) efluenta
zagađujuće materije emitovane iz izvora zagađenja i simulaciju prenošenja i
transformacija koje se dešavaju na putu prenosa zagađujuće materije. Za te potrebe
neophodno je uključiti meteorološka polja koja generiše CALMET, ili u
jednostavnijem pristupu mogu se koristiti jednostavne neumrežene baze
meteoroloških podataka.Vremenske i prostorne varijacije odabranih meteoroloških
polja su inkorporirane u rezultujući prikaz distribucije mjehura zagađujuće materije u
toku perioda trajanja simulacije 1.
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
24
Meteorološki podaci koje kao ulazne vrijednosti koristi CALMET model mogu
se klasifikovati u površinske meteorološke podatke i meteorološke podatke koji se
odnose na više slojeve atmosfere. U prvu grupu spadaju časovna posmatranja: brzine
vjetra-stepena padavina, pravca vjetra-tipa padavina (precipitation type code),
temperature, stepena oblačnosti (cloud cover), visine najnižeg sloja oblačnosti (eng.
ceiling height), površinskog pritiska, relativne vlažnosti. U drugu grupu spadaju:
brzina vjetra kao parametar koji je rezultat primjene MM5 modela, pravac vjetra,
temperatura, pritisak u višim slojevima atmosfere 1.
Neki od bitnijih geografskih podataka koje koristi CALMET model kao ulazne
pokazatelje su i sljedeći: nadmorska visina (elevacija) terena, kategorije zemljišta,
dužina neravne površine, albedo, Bowen koeficijent (eng. Bowen ratio), toplotni fluks
zemljišta (konstanta), toplotni fluks zemljišta uslovljen antropogenim aktivnostima,
indeks vegetacione pokrivenosti terena.
CALPOST dalje obrađuje podatke tako da se dobijaju tabelarni sumarni prikazi
rezultata simulacije, uključujući i utvrđivanje maksimalne i druge maksimalne srednje
koncentracije u tročasovnom periodu posmatranja određenog receptora.
CALMET sadrži module koji omogućavaju prognozu generisanja polja vjetra
preko tla i vodene površine. Istovremeno ima performanse koje omogućavaju da
integriše podatke dobijene primjenom MM5/MM4 modela u višim slojevima
atmosfere (odnosno bez upotrebe realnih mjerenja na meteorološkim stanicama) sa
realnim podacima koji se dobijaju posmatranjem na meteorološkim stanicama.
Sheme date na slici 6 i slici 7 prikazuju strukturu matematičkog CALPUFF
modela 7.
Emisije zagađujućih
materija
Emisije
proračunate
predprocesorima
Podaci iz modela
koji se koriste u EU
CALMET 3D meteorološka
polja vjetrova
Umreženi (prostorno
obrađeni ) meteo
podaci
CALPUFF
Podaci o
koncentracijama
Standardne propisane vrijednosti
(srednje koncentarcije, granične
vrijednosti...)
Mape koje daju prikaz
koncentracija
MM5
Slika 6. Struktura matematičkog CALPUFF modela
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
25
Predprocesori za obradu
meteoroloških i geofizičkih
podataka
CALMET meteorološki model
CALPUFF model prenošenja
CALPOST postprocesor
CSUMM –
Prognostički model
vjetra
CSUMM –
Prognostički model
vjetra
MM5/MM4
meteorološki model
MM5/MM4
meteorološki model
KSP model česticaKSP model česticaCALGRID
fotohemijski model
CALGRID
fotohemijski model
PRTMET
postprocesor
PRTMET
postprocesor
Meteorološko modeliranje
Modeli prenošenja (disperzije)
Postprocesori
Slika 7. Shematski prikaz komponenti CALPUFF modela
2.1.7.3. Karakteristike matematičkog CALPUFF modela
Pored perthodno navedenih karakteristika, CALPUFF model sadrži algoritme
koji omogućavaju: analizu efekata koji se javljaju na malim udaljenostima od izvora,
kao npr. spiranje zagađenja na objektima koji se nalaze na maloj udaljenosti od izvora
zagađenja (eng. building downwash), prolazno podizanje perjanice, ali i efekata na
većim udaljenostim kao što je prenos zagađujuće materije (vlažna emisija i suva i
vlažna depozicija), hemijske transformacije, vertikalnu raspodjelu polja vjetra,
transport iznad vodene površine i analizu efekata interakcija u obalnim područjima.
CALPUFF matematički model ima performance koje omogućavaju
proračunavanje nivoa depozicije gasovitih ili čestičnih zagađujućih materija u funkciji
geofizičkih parametara, meteoroloških uslova, vrste zagađujuće materije. Model je
dizajniran tako da omogućava preračunavanje brzina depozicije za jednu ili više
zagađujućih materija za razliku od modela koji se koriste za testiranje osjetljivosti.
CALPUFF model se primjenjuje na proračunavanje zagađenja iz različitih
izvora zagađenja 1: tačkastih izvora (konstantan ili promjenlijiv nivo emisija),
linijskih izvora (konstantan ili promjenlijiv nivo emisija), čvornih izvora (konstantan
ili promjenlijiv nivo emisija), površinskih izvora (konstantan ili promjenlijiv nivo
emisija).
CALPUFF matematički model podržava promjenljive emisije i meteorološke
uslove:
3D mrežna polja meteoroloških parametara (vjetar i temperatura),
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
26
prostorno promjenljiva polja vjetra sa promjenljivom visinom slojeva,
brzinom trenja, nivoom padavina, itd,
vertikalno i horizontalno promjenljivo turbulentno kretanje vazdušne mase
i stepen disperzije,
vremenski zavisan izvor emisija i podatke o emisijama.
U matematički CALPUFF model uključene su funkcije od značaja za mjerenje
koncentracije u receptoru (eng. efficient sampling functions), i to funkcije koje se
odnose na: integrisani model rasprotiranja mjehura i dužni model putanje prenošenja
mjehura (taloga).
U primjeni matematičkog CALPUFF modela mogu se koristiti dva tipa
koeficijenata disprezije (σy, σz) 7: Pasquill-Giffordovi (PG) koeficijenti disperzije
(za ruralna područja) i Mc Elroy-Poolerov (MP) koeficijenti disperzije (za urbana
područja).
Za ovaj matematički model karakteristična je veličina vertikalnog širenja vjetra
(eng. vertical wind shear), odnosno promjena pravca vjetra duž vertiklane koordinate,
kada postoji velika razlika u pravcu ili brzini vjetra između slojeva vazduha.
Manifestuje se: odvajanjem mjehurova vazduha (eng. puff splitting) i diferencijalnim
prenošenjem toplote i disperzijom (eng. Differential advection and dispersion).
Za širenje dimne perjanice (eng. plume rise) u CALPUFF modelu
karakteristično je:
parcijalno prodiranje (eng. partial penetration),
ravnomjerno širenje i moment podizanja (eng.buoyant and momentum
rise),
efekti nagiba dimnjaka (eng. stack tip effects),
vertikalno prostiranje vjetra (eng. vertical wind shear),
efekti spiranja na objektima na maloj udaljenosti od izvora zagađenja (eng.
building downwash effects).
Strujanje perjanice je zavisno od složenosti terena. Razlikuju se dva sloja u
strujanju perjanice: gornji koji posjeduje dovoljno energije za transport efluenta do i
iznad brdovitih površina, i donji, mirniji, koji raspolaže energijom koja omogućava
strujanje efluenta oko brdovite površine. Najniža visina na kojoj se postiže
izjednačavanje kinetičke energije koja omogućava strujanje i potencijalne enrergije
koja omogućava podizanje efluenta do vrha brdovitog uzvišenja naziva se visina
razdvajanja tokova strujnice (eng. dividing streamline), Hd (m) 1.
Set preciznih i računski efikasnih postupaka uzorkovanja mjehura uključen je
preko funkcija uzorkovanja (eng. sampling functions) u integrisani CALPUFF model
kojim se rješavaju brojne teškoće proračunavanja širenja zagađujućih materija u
neposrednoj blizini izvora zagađenja. Za primjenu na bliskim poljima oslobađanja
zagađujuće materije u toku rapidno promjenljivih meteoroloških uslova, primjenjuje
se dužni model prenošenja mjehura. Obje tehnike rezultiraju kontinuiranom
perjanicom pri nepromjenljivim uslovima 1.
Geografski podaci koji se integrišu u matematički CALPUFF model
podrazumijevaju umrežena polja (preklopljene slojeve) sljedećih podataka 7: dužina
površine neravnog terena, kategorije zemljišta, nagib terena, indeks vegetacione
pokrivenosti.
U CALPUFF matematički model integrišu se sljedeći meteorološki podaci 1:
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
27
u, v, w komponente brzine vjetra (3-D),
temperature vazduha (3-D),
brzina površinskog trenja (u),
konvektivna brzina (w),
visina miješanja (zi),odnosno visina na kojoj turbulencija u najvećoj
mjeri utiče na miješanje vazdušne mase (ima najmanju vrijednost gdje je
najveća stabilnost atmosfere),
Monin-Obukhova dužina (dužina na kojoj dolazi do izjednačavanja
uticaja na turbulenciju vazdušne mase usled promjene brzine vjetra i
zagrijavanja sunčevom energijom),
klase atmosferske stabilnosti,
nivo padavina.
Takođe, u matematički CALPUFF model integrišu se časovne vrijednosti
sljedećih parametara na meteorološkim stanicama:
gustina vazduha (ρo),
temperatura vazduha,
kratkotalasno sunčevo zračenje,
relativna vlažnost,
tip padavina.
Za CALPUFF model značajni su sljedeći podaci o emisijama 7:
tačkasti izvori emisija: izvor i podaci o emisijama za tačkaste izvore sa
konstantnim i cikličnim parametrima emisije,
površinski izvori emisija: emisije i površina, visina i lokacija površinskih
izvora sa konstantnim i cikličnim emisionim parametrima,
linijski izvori emisija: izvor i emisioni podaci, visina, dužina, lokacija,
proređivanje vazduha i smjer strujnice kod ravnomjernog prenošenja i
cikličnog prenošenja efluenta zagađujuće materije.
2.1.7.4. Ulazni podaci o koncentracijama zagađujućih materija na izvoru emisije
Tok podataka koji se odnose na koncentracije zagađujućih materija na izvoru
emisije u matematičkom CALPUFF modelu prikazan je na slici 8. Za pokretanje
modela potrebnije je definisati putanju zagađujuće materije nego utvrditi variranje
koncentracija unutar ćelije domena. Podprocesor APEXGRID je primijenjen za
proračunavanje koncentracija zagađujućih materija na izvoru emisije. Ovaj
predprocesor je razvila kompanija Techne u cilju dobijanja podataka o emisijama u
tačkastim, površinskim i linijskim izvorima u formatu koji se zahtijeva matematičkim
CALPUFF modelom 7.
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
28
Slika 8. Tok obrade podataka o emisijama u CALPUFF modelu
2.1.7.5. Statistički indeksi
U cilju validacije primijenog matematičkog modela prenošenja zagađujuće
materije i potom utvrđivanja potrebnih parametara za ciljne studije koje se zasnivaju
na primjeni tog modela, neophodna je kalibracija modela.
Pod kalibracijom modela podrazumijeva se procedura direktnog poređenja
koncentracija dobijenih modeliranjem u odgovarajućoj tački posmatrane mreže
domena i koncentracija izmjerenih u realnom vremenu na monitoring stanicama u
istoj tački mreže posmatranog domena 1,43.
Za ocjenu performansi modela koriste se statistički indeksi. Za modele
prenošenja u literaturi se sugerišu različiti indeksi, pri čemu se odnose na analize
metodologija koje imaju za cilj procjenu performansi modela koje se opisuju
odgovarajućim parametrima.
Ako su cs i cm vrijednosti koncentracija koje su dobijene modeliranjem i
mjerenjem na stanicama za uzorkovanje i monitoring u časovnim intervalima
vremena, i S i m standardne devijacije serija simuliranih i izmjerenih podataka,
dobijaju se sljedeći indeksi:
Standardizovana prosječna kvadratna greška (eng. Normalized Mean
Square Error, NMSE):
2
s m
s m
c cNMSE
c c
(20)
Standardizovana ukupna greška (eng. Normalized Gross Error, NGRER):
emisije (APEX)
CALPUFF
APEXGRID emisioni procesor
CALMET
emisije iz
površ. izvora za svaki zagađivač
emisije iz tačk.
izvora za svaki
zagađivač
časovna
meteorološka polja podaci o
časovnim
koncentracijama
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
29
s m
m
c cNGRER
c
(21)
Djelimična sklonost (eng. Fractional Bias, FB):
2 s m
s m
c cFB
c c
(22)
(vrijednosti FB se kreću u opsegu –2 do +2, pri čemu je optimalna vrijednost
jednaka nuli),
Djelimična sigma (eng. Fractional Sigma, FS):
2 2
2 22 s m
s m
FS
(23)
(vrijednosti FS se kreću u opsegu –2 do +2, pri čemu je optimalna vrijednost
jednaka nuli).
Idealan je model kod koga je vrijednost svih navedenih parametara jednaka nuli.
Međutim, kada su vrijednosti NMSE i NGRER manje od 1, a FB i FS manje od 0,5
model je prihvatljiv.
2.2. INVENTAR ZAGAĐIVAČA VAZDUHA
Za analizu zagađenja vazduha u urbanom i širem području opštine Pljevlja
primjenom CALPUFF modela neophodno je raspolagati ulaznim podacima o
vrijednosti koncentracija zagađujućih materija na izvorima emisije. U tom kontekstu
primijenjeni su podaci sadržani u Inventaru emisija zagađivača vazduha u Crnoj Gori
koji je izradila kompanija Techne Consulting u okviru bilateralne saradnje u oblasti
zaštite životne sredine između Crne Gore i Italije. Isti je pripremljen u skladu sa
metodologijom koja je uspostavljena na međunarodnom nivou od strane
Međuvladinog panela za klimatske promjene (IPCC) i Radne grupe za inventare
emisija i projekcije (TFEIP), u okviru Okvirne konvencije Ujedinjenih nacija o
promjeni klime (UNFCCC) i Konvencije o prenosu zagađenja vazduha na velike
udaljenosti u prekograničnom kontekstu (LRTAP konvencija). U izradi inventara
naročito je korišćen Vodič EMEP/EEA o inventaru emisija za zagađivače vazduha iz
2009. godine i IPCC Vodič za Inventare gasova sa efektom staklene bašte iz 2006.
godine. EMEP (Evropski program za monitoring i evaluaciju) je naučni program
uspostavljen u kontekstu potreba međunarodne saradnje u implementaciji LRTAP
konvencije sa ciljem rješavanja problema zagađenja vazduha u prekograničnom
kontekstu.
Sa teritorijalnog aspekta posmatrano, Inventar je pripremljen za teritoriju Crne
Gore. Inventarom su obuhvaćeni sljedeći zagađivači:
pet glavnih zagađivača vazduha, i to: oksidi azota (NO, NO2, N2O);oksidi
sumpora (SO2, SO3), ne-metanska ispraljiva organska jedinjenja
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
30
(NMVOC), ugljen(II)-oksid (CO) i suspendovane čestice prečnika manjeg
od 10 µm (PM10) i manjeg od 2,5 µm (PM2,5); amonijak (NH3);
teški metali (arsen, kadmijum, nikal, olovo, hrom, bakar, selen i cink);
benzen;
aromatični polihlorovani ugljovodonici;
gasovi sa efektom staklene bašte: ugljen(IV)-oksid (CO2), metan (CH4) i
azot(I)-oksid (N2O).
Sumarni pregled podataka o emisijama zagađivača vazduha u opštini Pljevlja
dat je u tabelama 1 i 2 u Prilogu I.
2.2.1. Inventar zagađivača vazduha u opštini Pljevlja
Za potrebe analize kvaliteta vazduha u urbanom i širem području opštine
Pljevlja, izvršeno je detaljnije ažuriranje podataka na području opštine Pljevlja u
odnosu na podatke koji su obrađeni za potrebe izrade nacionalnog inventara emisija.
Inventar emisija zagađivača u Opštini Pljevlja sadrži podatke koji se odnose na
sljedeće aktivnosti ili sektore: stacionarni motori koji se koriste za ekstrakciju uglja,
postrojenje za sagorijevanje (kotao) u TE snage 50-300 MW, postrojenja za
sagorijevanje u sektorima: domaćinstva, usluge, poljoprivreda i industrija, rudarske
aktivnosti, boje, rastvarači i drugi prozvodi za ovu namjenu, kopneni saobraćaj
(putnička vozila i teška motorna vozila), ishrana stoke, poljoprivredni usjevi,
upravljanje otpadom i šume.
Tačkasti izvori zagađenja koji se nalaze na teritoriji opštine Pljevlja su TE, i sa
njom povezani Rudnik uglja i fabrika za preradu drveta Vektra Jakić. Ulazni podaci
za proračun emisije zagađujućih materija dobijeni su u direktnoj komunikaciji sa ovim
privrednim subjektima.
Validacija prikupljenih podataka izvršena je: analizom cjelovitosti i tačnosti
prikupljenih podataka, upoređivanjem vrijednosti emisija zagađujućih materija koje su
dostavili relevantni subjekti i procijenjenih vrijednosti koje su izračunate
uvrštavanjem standardnih emisionih faktora, kao i upoređivanjem ukupne vrijednosti
emisija na osnovu dostavljenih podataka i sume procijenjenih vrijednosti emisija iz
svakog pojedinačnog izvora.
Obzirom da je dio podataka dostupan samo na nacionalnom nivou, njihova
disagregacija na nivo opština, odnosno lokalni nivo, je moguća primjenom određenih
varijabila koje su relevantne za lokalni nivo: stanovništvo, obradive površine, broj
novoizgrađenih objekata, zaposlenost u različitim sektorima.
Modeli i metode primijenjene u proračunu emisija iz tačkstih, površinskih i
linijskih izvora zagađenja dati su u Prilogu 1.
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
31
2.3. STANDARDI KVALITETA VAZDUHA
U procesu harmonizacije nacionalnog zakonodavstva sa propisima EU donijeti
su sljedeći propisi kojim se definišu standardi kvaliteta vazduha u Crnoj Gori:
Zakona o zaštiti vazduha ("Službeni list CG", broj 25/10),
Uredba o utvrđivanju vrsta zagađujućih materija, graničnih vrijednosti i
drugih standarda kvaliteta vazduha ("Službeni list CG", br. 25/12 od
11.05.2012. godine),
Uredba o maksimalnim nacionalnim emisijama određenih zagađujućih
materija ("Sl. list Crne Gore", br. 03/12 od 13.01.2012),
Pravilnik o načinu i uslovima praćenja kvaliteta vazduha ("Sl. list Crne
Gore", br. 21/11 od 21.04.2011).
Propisi EU sa kojim je izvršeno usklađivanje nacionalnog zakonodavstva su:
Direktiva 96/62/EC Evropskog Savjeta od 27. septembra 1996. o procjeni i
upravljanju kvalitetom vazduha u životnoj sredini,
Direktiva 1999/30/EC o graničnim vrijednostima za SO2, NO2 i NOx,
čestice i olovo u vazduhu,
Direktiva 2000/69/EC o graničnim vrijednostima za benzen i
ugljenmonoksid u vazduhu,
Direktiva 2004/107/EC o arsenu, kadmijumu, živi, niklu i policikličnim
aromatičnim ugljovodonicima u vazduhu,
Okvirna Direktiva 2008/50/EC o kvalitetu vazduha i čistijem vazduhu u
Evropi koja je usvojena 15. aprila 2008. god. kojom su obuhvaćene sve
prethodno nabrojane Direktive, osim Direktive 2004/107/EC o arsenu,
kadmijumu, živi, niklu i policikličnim aromatičnim ugljovodonicima u
vazduhu.
Navedeni propisi EU definišu standarde kavliteta vazduha čija primjena treba da
omogući dostizanje ciljeva Šestog akcionog programa za životnu sredinu EU u skladu
sa kojim je neophodno obezbijediti kvalitetan vazduh koji ne uzrokuje značajne
negativne uticaje na zdravlje čovjeka i životnu sredinu.
Uredbom o utvrđivanju vrsta zagađujućih materija, graničnih vrijednosti i
drugih standarda kvaliteta vazduha utvrđene su granične i ciljne vrijednosti, kao i
drugi standardi kvaliteta vazduha za zagađujuće materije obuhvaćene Aneksom I
Direktive 96/62/EC. Takođe su utvrđene ciljne vrijednosti i dugoročni ciljevi za ozon
u vazduhu, sa aspekta zaštite zdravlja ljudi i zaštite vegetacije i kritični nivoi za
sumpor dioksid, azotne okside i fluoride sa aspekta zaštite ekosistema i vegetacije.
Uredbom se propisuju pragovi upozoravanja za SO2 i NO2 sa aspekta zaštite
zdravlja ljudi, kao i prag upozoravanja i prag obavještavanja za ozon, sa aspekta
zaštite stanovništva, odnosno osjetljivih grupa pri kratkotrajnom izlaganju povećanim
koncentracijama ozona.
Uredbom se takođe utvrđuju vrste zagađujućih materija, granične vrijednosti i
drugi standardi kvaliteta vazduha u skladu sa Direktivom 2008/50/EC koja uvažava
posljednja uputstva Svjetske zdravstvene organizacije o kvalitetu vazduha (2005)
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
32
prema kojim se suspendovane čestice PM2.5 identifikuju kao jedna od najopasnijih
zagađujućih materija po ljudsko zdravlje.
U tabelama 1- 8 u Prilogu 2 date su granice ocjenjivanja, granične vrijednosti i
granice tolerancije za SO2, PM10 i NO2 u odnosu na koje je analiziran kvalitet vazduha
u opštini Pljevlja primjenom matematičkog CALPUFF modela.
Uredbom o maksimalnim nacionalnim emisijama određenih zagađujućih
materija ("Sl. list Crne Gore", br. 03/12 od 13.01.2012.) propisuju se maksimalne
nacionalne emisije za acidifikujuće i eutrofikujuće zagađujuće materije i prekursore
ozona i to za: SO2, NOx, isparljiva organska jedinjenja i NH3, u cilju unaprjeđenja i
zaštite životne sredine i zdravlja ljudi od štetnog dejstva acidifikacije, eutrofikacije i
prizemnog ozona. Ova uredba primjenjuje se na emisije navedenih zagađujućih
materija koje nastaju radnjama i aktivnostima ljudi i obavljanjem djelatnosti na
teritoriji Crne Gore. Ova uredba ne primjenjuje se na emisije zagađujućih materija
koje potiču iz: međunarodnog pomorskog saobraćaja i vazdušnog saobraćaja, osim
emisija koje nastaju tokom slijetanja i polijetanja vazduhoplova.
Pravilnikom o načinu i uslovima praćenja kvaliteta vazduha ("Sl. list Crne
Gore", br. 21/11 od 21.04.2011.) utvrđuju se uslovi i način praćenja kvaliteta vazduha,
standardizacija mjerenja, uslovi koje mora ispunjavati oprema za ocjenjivanje
kvaliteta vazduha, referentne metode, kriterijumi za postizanje kvaliteta podataka,
obezbjeđivanje kvaliteta podataka i validacija podataka, kao i sadržaj rezultata
ocjenjivanja kvaliteta vazduha.
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
33
3. EKSPERIMENTALNI DIO
3.1. PRIMJENA MATEMATIČKOG CALPUFF MODELA U
ANALIZI ZAGAĐENJA VAZDUHA U URBANOM I
ŠIREM PODRUČJU OPŠTINE PLJEVLJA
U okviru ovog rada izvršeno je ispitivanje kvaliteta vazduha u urbanom i širem
području opštine Pljevlja primjenom matematačkog CALPUFF modela polazeći od
standarda propisanih za kavlitet vazduha koji su dati u Prilogu 2. Ispitivanje se
zasniva na proračnu koncentracija sljedećih zagađivača vazduha: sumpor(IV)-oksida
(SO2), suspendovanih čestica sa prečnikom manjim od 10 µm (PM10) i azot(IV)-
oksida (NO2). Pristupi na kojim se zasniva ispitivanje koje je predmet ovog rada su:
proračun koncentracija zagađujućih materija: SO2, PM10 i NO2, u zonama u
urbanom i širem području opštine Pljevlja na odabranim udaljenostima od
TE kao centralnog tačkastog izvora u posmatranim geografskim
domenima;
analiza uticaja zagađujućih materija: SO2, PM10 i NO2 na kvalitet vazduha
sa aspekta uticaja na zaštitu zdravlja čovjeka i zaštitu ekosistema,
uzimajući u obzir međuzavisnost prenošenja pojedinih zagađujućih
materija i vrste izvora iz kojih se emituju zagađujuće materije i prostornu i
vremensku raspodjelu emitovanih zagađujućih materija u obuhvatu
urbanog i šireg područja opštine Pljevlja;
utvrđivanje odnosa nivoa uticaja TE i ostalih tačkastih, površinskih i
linijskih izvora emisije SO2, PM10 i NO2 na kvalitet vazduha urbanog i
šireg područja opštine Pljevlja u kontekstu uticaja na zaštitu zdravlja
čovjeka i zaštitu ekosistema;
utvrđivanje odnosa nivoa uticaja TE i ostalih tačkastih, površinskih i
linijskih izvora emisije SO2, PM10 i NO2, koji se nalaze u posmatranim
geografskim domenima na kvalitet vazduha na području Nacionalnog
parka “Durmitor” u kontekstu uticaja na zaštitu zdravlja čovjeka i zaštitu
ekosistema.
S tim u vezi, primjenom matematičkog CALPUFF modela razmotreni su
sljedeći scenariji emisije zagađujućih materija:
osnovni scenario,
ukupni scenario,
prošireni osnovni scenario,
prošireni ukupni scenario,
vertikalna disperzija,
epizode inverzije,
scenario prenosa zagađenja na područje NP “Durmitor”,
scenario prenosa zagađenja u akcidentnim situacijama.
U okviru osnovnog scenarija analiziran je uticaj zagađenja emitovanog iz TE na
urbano područje, pri čemu je TE posmatrana kao jedini tačkasti izvor u geografskom
domenu užeg urbanog područja. U ukupnom scenariju analizirano je zagađenje
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
34
vazduha urbanog područja u kontekstu emisije zagađujućih materija iz svih tačkastih,
površinskih i linijskih izvora koji se nalaze u geografskom domenu užeg urbanog
područja u cilju utvrđivanja odnosa uticaja TE kao centralnog tačkastog izvora u
ovom domenu i uticaja ostalih izvora zgađenja.
U kontekstu utvrđivanja opsega uticaja ostalih tačkastih, površinskih i linijskih
izvora koji se nalaze u geografskom domenu šireg urbanog područja, vršena je
procjena odnosa mogućeg uticaja TE i ostalih tačkastih, površinskih i linijskih izvora
emisije koji se nalaze u ovom domenu primjenom proširenog ukupnog i proširenog
osnovnog scenarija.
U cilju utvrđivanja uticaja prenosa zagađenja na veće udaljenosti, posmatran je
uticaj TE i ostalih tačkastih, površinskih i linijskih izvora emsije na područje NP
“Durmitor”.
Takođe, u cilju potpune analize uticaja emisije zagađenja iz TE na urbano
područje i na prenos zagađenja na veće udaljenosti praćeno je prenošenje zagađujućih
materija iz TE i u vertikalnim slojevima disperzije zagađenja vazduha.
Specifično su analizirane epizode inverzije kada specifični meteorološki uslovi
uslovljavaju da ne dođe do prenosa zagađenja na veće udaljenosti, već da se
zagađujuće materije zadrže u urbanom području.
Predmet posebne pažnje bila je i analiza mogućnosti primjene matematičkog
CALPUFF modela u akcidentnom režimu rada TE.
3.1.1. Geografski domen
Početni korak u razvoju scenarija analize prenošenja i uticaja zagađujućih
materija na kvalitet vazduha je definisanje geografskog domena koji predstvalja
mrežnu ćeliju koju čini niz pojedinačnih ćelijskih jedinica.
Za osnovni scenario primjene matematičkog CALPUFF modela definisan je
geografski domen kvadratne forme dimenzija 30x30 km, sa TE kao tačkastim
izvorom zagađenja u centru domena. Domen koji čine pojedinačne ćelije dimenzija
1x1 km prikazan je na slici 9 i slici 10. Za ukupni scenario primjene matematičkog
CALPUFF modela definisan je geografski domen kvadratne forme dimenzija 30x30
km, dok je za prošireni osnovni i prošireni ukupni scenario definisan geografski
domen kvadratne forme dimenzija 60x60 km.
Geografski domen se može posmatrati u dvodimenzionalnoj projekciji koju
predstavlja kvadratna mrežna forma ili u trodimenzionalnoj projekciji koja ima i
koordinatu visine. Pri tom se za razliku od horizontalnih koordinata, vertikalna
rasprostranjenost zagađenja ne posmatra u slojevima koji su na jednakom
međusobnom rastojanju. Razlog se nalazi u činjenici da su meteorološki podaci u nizu
ćelija koje se mogu uspostaviti u obuhvatu osnovne dvodimenzionalne mrežne ćelije
domena isti, što svakako ne podrazumijeva iste vrijednosti koncentracija zagađajućih
materija.
Za svaku ćeliju u horizontalnoj mreži definiše se nadmorska visina i geografske
karakteristike terena, odnosno podloge na kojoj se nalazi, što se postiže primjenom
odgovarajuće GIS (geografski informacioni sistem) softverske aplikacije. Prosječna
nadmorska visina ćelija u posmatranom domenu je 840 m.
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
35
U primjeni matematičkog CALPUFF modela u analizi uticaja emisija
zagađivača vazduha u urbanom i širem području opštine Pljevlja korišćeni su sljedeći
podaci karakteristični za poziciju TE:
metričke koordinate pozicije TE su: x=850,770 km, y=4806,899 km,
kojim odgovaraju geografske koordinate: geografska širina 43˚21' i
geografska dužina 19˚21',
za bazni nivo uzeta je nadmorska visina od 807,0 m,
visina dimnjaka je 250 m,
prečnik dimnjaka je 7,50 m,
izlazna brzina gasova je 6,27 m/s,
izlazna temperature gasova na dimnjaku je 433,15 K.
Slika 9. Geografski domen kod primjene CALPUFF modela
Slika 10. Geografski domen kod primjene CALPUFF modela (satelitski snimak)
TE
Pljevlja
Rudnik
uglja
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
36
3.2. BITNE KARAKTERISTIKE KOMPONENTI
MATEMATIČKOG CALPUFF MODELA
3.2.1. MM5 model
MM5 kao standardni model koji se primjenjuje za vremenske prognoze kao
ulazne podatke koristi one koji se dobijaju na stanicama koje se nalaze u mreži
Svjetske meteorološke organizacije (SMO). U ispitivanju kvaliteta vazduha u
urbanom i širem području opštine Pljevlja primijenjena je njegova aplikacija razvijena
od strane kompanije Techne Consulting za potrebe simuliranja stanja atmosfere iznad
Pljevalja u 2009. godini za vremenske intervale u trajanju od 60 minuta. Pored
meteoroloških podataka za aplikaciju MM5 modela potrebni su i podaci koji se
odnose na karakteristike terena. Podaci se dovode u međuzavisnost primjenom
složenih matematičkih obrazaca na kojim se zasniva funkcionisanje MM5 modela.
Naime ovaj nezavisni matematički model zahtijeva unos karakteristika terena i
koordinata lokacije koja je predmet ispitivanja. Unesene podatke povezuje sa
meteorološkim podacima koji su dostupni u okviru prezentacije podataka SMO za
potrebe vremenskih prognoza. MM5 model ne uzima u obzir vertikalnu koordinatu
prenošenja zagađenja u odnosu na pojedine vertikalne slojeve, već daje vertikalnu
projekciju stanja atmosfere do visine od 10 km. U sljedećem koraku u okviru
primjene CALMET modela vrši se specificiranje uslova prenošenja zagađujućih
materija u pojedinim vertikalnim slojevima.
3.2.2. CALMET model
Za pokretanje CALMET modela neophodne su projekcije koje se zasnivaju na
analizi prenošenja zagađujućih materija uzimajući u obzir i vertikalnu i horizontalnu
mrežnu ravan domena.
Horizontalna je identična mreži koja se koristi u MM5 modelu, a vertiklna
mrežna ravan domena uzima u obzir slojeve atmosfere do 3 km, obzirom da
zagađenje koje se javlja iznad te visine nije predmet našeg istraživanja, odnosno
analize uticaja rada TE, kao tačkastog izvora zagađenja, i drugih odabranih izvora
zagađenja u Pljevljima. Za predmetno istraživanje odabrani su vertikalni slojevi koji
se nalaze na sljedećim visinama izraženim u metrima: 20, 50, 100, 200, 500, 1000,
2000, 3000. Visina slojeva određena je prema nepromjenjivosti meteoroloških
parametara u posmatranom opsegu visine, što ne uslovljava nepromjenljivost
koncentracije zagađujućih materija. Za prvi sloj koji se nalazi na visini do 20 m
korišćeni su realni podaci dobijeni fiksnim mjerenjima na stanicama
Hidrometeorološkog zavoda Crne Gore, dok su za ostale slojeve korišćeni podaci koji
su proračunati primjenom MM5 modela, preuzeti iz baze podataka, obzirom da se ne
mjere meteorološki podaci na visinama iznad 20 m. Kombinovanjem fiksnih mjerenja
sa podacima koji se dobijaju primjenom MM5 modela obezbjeđuje se konzistentnost
podataka koji se koriste u modelima koji čine komponente CALPUFF modela.
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
37
CALMET model omogućava proračunavanje meteoroloških pokazatelja u
ćelijskim jedinicama odabranog geografskog domena, na osnovu dostupnih realnih
podataka za područje opštine Pljevlja, obzirom da se u pojedinačnim jedinicama
domena ne mjere realni podaci.
Naime, za časovne projekcije parametara koje se dobijaju primjenom CALMET
modela u analizi zagađenja u opštini Pljevlja kao ulazne koriste se vrijednosti
sljedećih realnih meteoroloških parametara koje su izmjerene u 2009. godini:
temperatura, atmosferski pritisak, brzina vjetra, pravac vjetra, relativna vlažnost i
padavine. Na osnovu navedenih podataka dobijenih fiksnim mjerenjima u realnom
vremenu i podataka o visini i karakteristikama terena, CALMET model proračunava
za svaku pojedinačnu ćeliju odabranog geografskog domena u časovnim vremenskim
intervalima vrijednosti: brzine vjetra, pravca vjetra i atmosferske klase stabilnosti,
odnosno pokazatelje od značaja za analizu prenošenja zagađenja.
3.2.3. CALPUFF model
Ulazni podaci za CALPUFF model su izlazni meteorološki podaci dobijeni
primjenom CALMET modela. Takođe u izlaznim podacima iz CALMET modela
nalaze se i podaci o karakteristikama terena. Za pokretanje CALPUFF modela
neophodno je uključiti podatke o vrijednosti koncentracija emisija zagađujućih
materija čiji se impakti na sredinu analiziraju. Uključivanjem navedenih podataka kao
inputa za matematički CALPUFF model, ovaj model daje simulaciju putanje prenosa
zagađujućih materija od tačke emisije do receptora. Kao tačka receptor može se
odabrati ma koja tačka u trodimenzionalnoj mreži domena, zavisno od odabira željene
lokacije na kojoj se vrši analiza uticaja emitovanih zagađivača iz izvora emisije.
U ovom radu koji ima za cilj analizu zagađenja vazduha u urbanom i širem
području Opštine Pljevlja u okviru primjene osnovnog scenarija emisije zagađujućih
materija kao tačke receptori posmatrane su tačke u neposrednoj blizini TE Pljevlja i
tačke u urbanoj sredini.
Ukoliko se analiza vrši u odnosu na dvodimenzionalnu mrežnu ćeliju domena,
tačka receptor je svaka pojedinačna ćelijska jedinica u ovoj mreži i moguće je
proračunati količinu zagađujuće materije koja se taloži na površini pojedinačne ćelije
domena. Ukupna količina zagađujuće materije predstavlja kumulativnu vrijednost
količine zagađujuće materije istaložene depozicijom i količine materije u najnižim
slojevima atmosfere do 20 m.
Kod analize prenošenja zagađivača iz TE korišćeni su geometrijski i fizički
podaci relevantni za TE, i to: visina dimnjaka, prečnik dimnjaka, brzina izlaznih
gasova, temperatura gasa na izlasku iz dimnjaka, kao i emisioni podaci, odnosno
masene koncentracije zagađivača izražene u t/god.
Koncentracije koje se uzimaju kao ulazni podatak za scenario prenošenja
zagađenja izražavaju se kao masene koncentracije (t/god), a izlazne koncentracije za
svaki pojedinačni receptor izražavaju se kao zepreminske koncentracije (µg/m3).
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
38
4. REZULTATI I DISKUSIJA
4.1. REZULTATI KALIBRACIJE MATEMATIČKOG CALPUFF
MODELA KOD ISPITIVANJA KVALITETA VAZDUHA NA
PODRUČJU OPŠTINE PLJEVLJA
Važan korak u validaciji vrijednosti emisija zagađujućih materija dobijenih
primjenom CALPUFF modela je kalibracija modela. U cilju kalibracije matematičkog
CALPUFF modela vrši se poređenje vrijednosti podataka dobijenih na monitoring
stanici koja je postavljena na fiksnoj mjernoj lokaciji u okviru državne mreže stanica
sa podacima koji su izračunati primjenom matematičkog CALPUFF modela. Ukoliko
su dobiju zadovoljavajuće vrijednosti statističkih indeksa, parametri koji su korišćeni
kao ulazni podaci za CALPUFF model se prihvataju. U slučaju značajnih odstupanja
realnih i izračunatih vrijednosti koncentracije zagađivača vrši se korigovanje
određenih ulaznih parametara kako bi se obezbijedila najbolja moguća korelacija
mjerenih i simuliranih (izračunatih) podataka.
Vrijednosti koncentracija zagađujućih materija u sredini koje su dobijene
primjenom CALPUFF modela i vrijednosti koncentracija zagađujućih materija koje su
dobijene na monitoring stanici Centra za ekotoksikološka ispitivanja (CETI) koja se
nalazi u opštini Pljevlja su upoređivane. Kako su kod realnih vrijednosti dostupne
samo usrednjene dnevne koncentracije, izvedeni su statistički indeksi koj se odnose na
dnevne koncentracije, pri čemu su dobijeni zadovoljavajući rezultati kako je
prikazano u tabeli 3. Indeksi označeni sa zvjezdicom (*) su izvan prihvatljivih
graničnih vrijednosti. Dvije vrijednosti su vrlo blizu graničnim vrijednostima, a samo
se NMSE indeks za PM10 značajno razlikuje od granične vrijednosti. Ovo je
uslovljeno veoma visokom koncentracijom PM10 (preko 500 µg/m³) koja je izmjerena
u novembru mjesecu 2009. godine, obzirom da tu vrijednost matematički CALPUFF
model ne može da reprodukuje.
Tabela 3. Statistički indeksi za kalibraciju CALPUFF modela
Na primjerima poređenja vrijednosti dnevnih koncentracija PM10 i NO2
izračunatih primjenom matematičkog CALPUFF modela i realnih vrijednosti
dobijenih na monitoring stanici u Pljevljima, na slikama 11 i 12 prikazani su rezultati
kalibracije matematičkog CALPUFF modela u kontekstu njegove primjene u
ispitivanju zagađenja vazduha u urbanom i širem području opštine Pljevlja.
NO2 PM10 SO2
FB -0,18 -0,33 0,23
FS -0,91 -1,88 -1,91
NMSE 1,30* 5,94* 0,92
NGRER 0,72 0,71 1,02*
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
39
Slika 11. Poređenje vrijednosti dnevnih koncentracija PM10 proračunatih
primjenom CALPUFF modela i realnih vrijednosti dobijenih na
monitoring stanici u Pljevljima
Slika 12. Poređenje vrijednosti dnevnih koncentracija NO2 proračunatih
primjenom CALPUFF modela i realnih vrijednosti dobijenih na
monitoring stanici u Pljevljima
Zadovoljavajuće vrijednosti statističkih indeksa ukazuju da je kalibracija
uspješno izvršena. Stoga se svi parametri koji se koriste za pokretanje matematičkog
CALPUFF modela mogu primjenjivati u daljoj aplikaciji modela na istom području.
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
40
4.2. REZULTATI DOBIJENI PRIMJENOM MATEMATIČKOG
CALPUFF MODELA
4.2.1. Osnovni scenario
Za osnovni scenario primjene matematičkog CALPUFF modela definisan je
geografski domen kvadratne osnove dimenzija 30x30 km koga čine pojedinačne ćelije
dimenzija 1x1 km. Rezultati primjene osnovnog scenaria prikazani su mapama koje
su date na slikama 13-15.
Slika 13. Osnovni scenario: godišnje srednje koncentracije SO2 (µg/m
3)
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
41
Slika 14. Osnovni scenario: godišnje srednje koncentracije PM10 (µg/m
3)
Slika 15. Osnovni scenario: godišnje srednje koncentracije NOx (µg/m
3)
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
42
4.2.2. Ukupni scenario
U cilju izvođenja zaključaka o udjelu pojedinih izvora emisije zagađujućih
materija u zagađenju vazduha u urbanom i širem području opštine Pljevlja, vršeno je
poređenje emisija proračunatih u okviru ukupnog scenaria koji uzima u obzir sve
relevantne tačkaste, površinske i linijske izvore zagađenja sa osnovnim scenariom koji
uzima u obzir TE kao jedini tačkasti izvor zagađenja. Poređenje ima za cilj
utvrđivanje učešća emisija iz TE u zagađenju vazduha urbanog područja i projekciju
mogućeg pravca prenosa zagađenja iz TE na veće udaljenosti, kao i utvrđivanje
uticaja ostalih izvora emisije koji utiču na zagađenje urbanog područja.
Za ukupni scenario primjene CALPUFF modela definisan je geografski domen
kvadratne forme dimenzija 30x30 km koga čine pojedinačne ćelije dimenzija 1x1 km.
Rezultati primjene ukupnog scenaria prikazani su mapama koje su date na slikama 16-
18.
Slika 16. Ukupni scenario: godišnje srednje koncentracije SO2 (µg/m
3)
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
43
Slika 17. Ukupni scenario: godišnje srednje koncentracije PM10 (µg/m
3)
Slika 18. Ukupni scenario: godišnje srednje koncentracije NO2 (µg/m
3)
4.2.3. Prekoračenje granica ocjenjivanja
U zavisnosti od udjela emisija zagađujućih materija u zagađenju vazduha na
području opštine Pljevlja, primjenom matematičkog CALPUFF modela na analizu
zagađenja vazduha ustanovljena su prekoračenja propisanih granica ocjenjivanja i
graničnih vrijednosti za pojedine zagađujuće materije. Kod SO2 nije ustanovljeno
prekoračenje propisanih granica ocjenjivanja i graničnih vrijednosti. Pri analizi
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
44
dnevnih srednjih vrijednosti emisija PM10 ustanovljena su prekoračenja gornje granice
ocjenjivanja i granične dnevne srednje vrijednosti. Obzirom na značajan nivo emisija
NO2, dobijeni rezultati ukazuju da jednočasovne srednje vrijednosti i godišnje srednje
vrijednosti NO2 prekoračuju donju i gornju granicu ocjenjivanja i graničnu vrijednost.
Rezultati su prikazani mapama koje su date na slikama 19-21.
Slika 19. Prekoračenje propisanih standarda:dnevne srednje koncentracije
PM10 (µg/m3)
Slika 20. Prekoračenje propisanih standarda: jednočasovne srednje koncentracije
NO2 (µg/m3)
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
45
Slika 21. Prekoračenje propisanih standarda:godišnje srednje koncentracije
NO2 (µg/m3)
4.2.4. Prošireni scenario
Pored analize uticaja zagađujućih materija na zagađenje vazduha urbanog
područja, primjena matematičkog CALPUFF modela omogućava identifikaciju izvora
koji doprinose zagađenju vazduha na širem području opštine Pljevlja i na većim
udaljenostima. U tom kontekstu razvijen je prošireni scenario primjene osnovnog i
ukupnog scenaria.
Za prošireni scenario primjene matematičkog CALPUFF modela definisan je
geografski domen kvadratne forme dimenzija 60x60 km koga čine pojedinačne ćelije
dimenzija 1x1 km. Rezultati proširenog scenaria prikazani su mapama koje su date na
slikama 22-27.
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
46
Slika 22. Prošireni osnovni scenario: godišnje srednje koncentracije SO2 (µg/m3)
Slika 23. Prošireni ukupni scenario: godišnje srednje koncentracije SO2 (µg/m3)
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
47
Slika 24. Prošireni osnovni scenario: godišnje srednje koncentracije PM10 (µg/m3)
Slika 25. Prošireni ukupni scenario: godišnje srednje koncentracije PM10 (µg/m3)
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
48
Slika 26. Prošireni osnovni scenario: godišnje srednje koncentracije NO2 (µg/m3)
Slika 27. Prošireni ukupni scenario: godišnje srednje koncentracije NO2 (µg/m3)
4.2.5. Prenošenje zagađujućih materija u epizodama inverzije
Rezultati primjene matematičkog CALPUFF modela u analizi uticaja epizoda
atmosferske inverzije kod specifičnih meteoroloških uslova koji uslovljavaju
zadržavanje zagađujuće materije u urbanom području, dati su mapama koje su
prikazane na slikama 28-30.
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
49
Slika 28. Epizoda inverzije (26.01.2009. god.): jednočasovne srednje
koncentracije SOx (µg/m3)
Slika 29. Epizoda inverzije (30.04.2009. god): jednočasovne srednje
koncentracije PM10 (µg/m3)
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
50
Slika 30. Epizoda inverzije (26.01.2009. god.): jednočasovne srednje
koncentracije NOx (µg/m3)
4.2.6. Vertikalno prenošenje zagađujućih materija
U cilju analize uticaja emisija zagađujućih materija iz TE na urbano područje i
prenošenja zagađujućih materija na veće udaljenosti vršena je i analiza emisija
zagađujućih materija iz TE u vertikalnim slojevima disperzije zagađenja. Vertikalna
disperzija zagađujućih materija data je mapama koje su prikazane na slikama 31-33.
Slika 31. Vertikalno prenošenje: godišnje srednje koncentracije SOx (µg/m
3)
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
51
Slika 32. Vertikalno prenošenje: godišnje srednje koncentracije PM10 (µg/m
3)
Slika 33. Vertikalno prenošenje: godišnje srednje koncentracije NOx (µg/m
3)
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
52
4.2.7. Prenošenje zagađujućih materija na područje NP “Durmitor”
U cilju dobijanja mogućih projekcija prenosa zagađenja iz izvora emisije
smještenih u urbanom području opštine Pljevlja na veće udaljenosti primijenjen je
matematički CALPUFF model na analizu uticaja zagađujućih materija na kvalitet
vazduha u obuhvatu NP “Durmitor”.
Za analizu uticaja prenošenja zagađujućih materija na područje NP “Durmitor”
primjenom matematičkog CALPUFF modela definisan je geografski domen
nepravilnog oblika koji ima sljedeće dimenzije: smjer istok-zapad analiziran je u širini
od 105 km, dok je smjer sjever-jug analiziran u dužini od 72 km. Rezultati primjene
matematičkog CALPUFF modela u tom kontekstu dati su u tabelama 1-3 Priloga 3.
4.2.8. Prenošenje zagađujućih materija u akcidentnom režimu rada TE
Matematički CALPUFF model primijenjen je i u analizi zagađenja vazduha na
području opštine Pljevlja u akcidentnom režimu rada TE. Posmatrane su akcidentne
epizode rada TE u odabranim vremeskim intervalima, na dane 14.04. i 15.04.2011.
godine, a definisan je geografski domen kvadratne forme dimenzija 40x40 km.
Rezultati proračuna emisija zagađujućih materija dati su mapama koje su prikazane na
slikama 34-36.
Obzirom na značaj meteoroloških uslova za disperziju zagađenja vazduha u
akcidentnom režimu rada TE posebna pažnja je posvećena analizi emisija zagađujućih
materija u odnosu na stabilnost atmosfere i polje vjetra u posmatranim vremenskim
intervalima. Rezultati modeliranja stabilnosti atmosfere i polja vjetra u akcidentnom
režimu rada TE prikazani su mapama na slikama 37-38.
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
53
4.2.8.1. Prenošenje SO2 u akcidentnom režimu rada TE
I II
a)
b)
c)
Slika 34. Emisija SO2 u akcidentnom režimu rada TE( ):
I - 14.04.2011. god. u: a) 16h,cmax= 55 µg/m3, b) 17h, cmax=165 µg/m
3 i
c) 18h, cmax=163 µg/m3
II - 15.04.2011. god. u: a) 11h, cmax= 228 µg/m3, b) 12h, cmax=213 µg/m
3 i
c) 13h, cmax=187µg/m3
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
54
4.2.8.2. Prenošenje PM10 u akcidentnom režimu rada TE
I II
a)
b)
c)
Slika 35. Emisija PM10 u akcidentnom režimu rada TE( ):
I - 14.04.2011. god. u: a) 16h,cmax= 1,2µg/m3, b) 17h, cmax=5,2 µg/m
3 i
c) 18h, cmax=6,3 µg/m3
II - 15.04.2011. god. u: a) 11h, cmax= 5,02µg/m3, b) 12h, cmax=6,2 µg/m
3 i
c) 13h, cmax=5,2 µg/m3
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
55
4.2.8.3. Prenošenje NOx u akcidentnom režimu rada TE
I II
a)
b)
c)
Slika 36. Emisija NOx u akcidentnom režimu rada TE( ):
I - 14.04.2011. god. u: a) 16h,cmax= 2,7µg/m3, b) 17h, cmax=7,9 µg/m
3 i
c) 18h, cmax=9,3 µg/m3
II - 15.04.2011. god. u: a) 11h, cmax= 16,58µg/m3, b) 12h, cmax=13,6 µg/m
3 i
c) 13h, cmax=11,5 µg/m3
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
56
4.2.8.4. Modeliranje stabilnosti atmosfere primjenom CALMET modela
I II
a)
b)
c)
Slika 37. Stabilnost atmosfere u akcidentnom režimu rada TE( ):
I - 14.04.2011. god. u: a) 16h, b) 17h i c) 18h
II - 15.04.2011. god. u: a) 11h, b) 12h i c) 13h
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
57
4.2.8.5. Modeliranje polja vjetra primjenom CALMET modela
I II
a)
b)
c)
Slika 38. Polje vjetra u akcidentnom režimu rada TE( ):
I - 14.04.2011. god. u: a) 16h, b) 17h i c) 18h
II - 15.04.2011. god. u: a) 11h, b) 12h i c) 13h
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
58
4.3. DISKUSIJA REZULTATA DOBIJENIH PRIMJENOM
CALPUFF MODELA
4.3.1. Uticaj emisija SO2
U tabeli 4 naveden je pregled godišnjih srednjih koncentracija SO2 proračunatih
primjenom matematičkog CALPUFF modela u osnovnom, ukupnom, proširenom
osnovnom i proširenom ukupnom scenariju (slike 13, 16, 22 i 33).
Tabela 4. Prikaz godišnjih srednjih koncentracija SO2
Poređenjem godišnjih srednjih koncentracija SO2 proračunatih primjenom
matematičkog CALPUFF modela sa vrijednostima koje su propisane nacionalnom i
evropskom legislativom može se zaključiti da vrijednosti godišnjih srednjih
koncentracija proračunatih u ukupnom scenariju prelaze propisane granice
ocjenjivanja sa aspekta zaštite ekosistema. Kako su granice ocjenjivanja sa aspekta
zaštite zdravlja date kao dnevne srednje vrijednosti, direktno poređenje sa
proračunatim godišnjim srednjim koncentracijama nije moguće. S tim u vezi i
uzimajući u obzir proračunate vrijednosti emisija na godišnjem nivou, kao i činjenicu
da primjenom matematičkog CALPUFF modela nije dobijen ni jedan slučaj
prekoračenja granica ocjenjivanja i granične vrijednosti sa aspekta zaštite zdravlja,
može se zaključiti da emisije SO2 ne prelaze granice ocjenjivanja sa aspekta zaštite
zdravlja. Prikaz rezultata poređenja dat je dijagramom koji je prikazan na slici 39 gdje
ggoe(g) i dgoe(g) označavaju gornju i donju granicu ocjenjivanja sa aspekta zaštite
ekosistema, a date su kao godišnje srednje vrijednosti.
Upoređivanjem srednjih godišnjih koncentracija SO2 proračunatih u osnovnom i
ukupnom scenariju (slika 39, tabela 4) zaključuje se da je koncentracija SO2 u
ukupnom scenariju veća za sedam puta od koncentracije u osnovnom scenariju.
Navedeno ukazuje na činjenicu da TE kao tačkasti izvor ne doprinosi dominantno
zagađenju vazduha u urbanom području u geografskom domenu 30x30 km sa TE kao
centralnim tačkastim izvorom, već da zagađenju vazduha emisijom SO2 u značajnoj
mjeri doprinose ostali relevantni tačkasti, površinski i linijski izvori. Položaj izolinija
u mapi koja je prikazana na slici 16 potvrđuje da su izvori emisije SO2 locirani u
urbanom području najznačajniji izvor zagađenja vazduha u opštini Pljevlja.
Zagađujuća materija SO2
primijenjeni
scenario
osnovni ukupni prošireni
osnovni
prošireni
ukupni
godišnja
srednja
koncentracija
(μg/m3)
3,69
26,45
3,66
26,45
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
59
Slika 39. Odnos godišnjih srednjih koncentracija SO2 i propisanih granica
ocjenjivanja
Analizom odnosa koncentracija SO2 iz pojedinih izvora emisije proračunatih u
Inventaru zagađivača vazduha za period od 1990-2009. godine u Crnoj Gori (tabele 1
i 2 Priloga 1) zaključuje se da su uz TE kao tačkasti izvor kotlarnice i individualna
ložišta u kojim sagorijeva ugalj za potrebe zagrijavanja javnih institucija i
domaćinstava vodeći izvori emisija SO2 u urbanom i širem području opštine Pljevlja.
Takođe, u proširenom osnovnom i proširenom ukupnom scenariju (slika 39,
tabela 4), u geografskom domenu 60x60 km, sa TE kao centralnim tačkastim izvorom
zagađenja, dobija se približno isti odnos godišnjih srednjih koncentracija SO2 kao što
je odnos godišnjih srednjih koncentracija SO2 kod primjene osnovnog i ukupnog
scenarija u geografskom domenu 30x30 km. Uzimajući u obzir navedeno, kao i
prethodno prikazani rezultat analize shodno kome je koncentracija SO2 u ukupnom
scenariju sedam puta veća od koncentracije u osnovnom scenariju, zaključuje se da
zagađenju u urbanom i širem području opštine Pljevlja dominantno doprinose emisije
SO2 iz izvora zagađenja lociranih u urbanom području, odnosno emisije SO2 iz
kotlova i individualnih ložišta za zagrijavnje.
Navedeni zaključak se ne odnosi na epizode atmosferske inverzije (slika 28).
Zavisnost koncentracije SOx od udaljenosti od TE u posmatranoj epizodi inverzije od
26.01.2009. godine data je dijagramom prostorne raspodjele SOx koji je prikazan na
slici 40, gdje je gvz(č) granična vrijednost SO2 sa aspekta zaštite zdravlja data kao
jednočasovna srednja vrijednost. Analizom vrijednosti koncentracija SOx1 u
posmatranoj epizodi atmosferske inverzije može se zaključiti da jednočasovna srednja
koncentracija SOx u neposrednoj blizini TE, u slojevima vazduha koji se prostiru na
visini dimnjaka, dostiže vrijednost od 100 μg/m3, dok jednočasovna srednja
koncentracije SOx na udaljenosti 3 km i više od TE prema urbanom području, u
slojevima vazduha u blizini tla, dostiže vrijednost od 65-70 μg/m3, što je i dalje niže
od granične jednočasovne srednje vrijednosti SO2.
1 Kako prilikom prenošenja dolazi do oksidacije SO do SO2, čak i na malim udaljenostima od izvora emisijie,
koncentracija smješe oksida sumpora (SOx) proračunata primjenom matematičkog CALPUFF modela može se
posmtrati kao koncentracija SO2.
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
60
Slika 40. Prostorna raspodjela SOx u epizodi inverzije od 26.01.2009. god.
Potvrdu ocjene da se SO2 emitovan iz TE prenosi u značajnoj mjeri i na veće
udaljenosti daje primjena matematičkog CALPUFF modela u okviru analize
vertikalnog prenošenja SO2 (slika 31). Zavisnost proračunate godišnje srednje
vrijednosti SOx od udaljenosti od TE u slojevima vazduha koji se nalaze u visini
dimnjaka TE i bliskim slojevima vazduha u odnosu na slojeve u visini dimnjaka u
kontekstu vertikalnog prenošenja ove zagađujuće materije data je dijagramom
vertikalne prostorne raspodjele SOx koji je prikazan na slici 41, gdje je ggoe(g) gornja
granica ocjenjivanja sa aspekta zaštite ekosistema data kao godišnja srednja
vrijednost. Godišnja srednja koncentracija emisija SOx iz TE prelazi granice
ocjenjivanja sa aspekta zaštite ekosistema u neposrednoj blizini TE u slojevima
vazduha koji se nalaze u visini dimnjaka TE (250 m) i bliskim slojevima vazduha u
odnosu na slojeve u visini dimnjaka TE. Pri tom uticaj zagađenja opada i na
udaljenostima većim od 2,5 km od TE je ispod donje granice ocjenjivanja.
Slika 41. Vertikalna prostorna raspodjela SOx u sloju vazduha u visini dimnjaka TE
Utvrđivanjem mogućeg pravca prenošenja zagađenja na osnovu analize položaja
izolinija u mapama prenošenja zagađujućih materija, zaključuje se da je jedno od
područja relevantnih za analizu prenosa zagađenja sa urbanog područja opštine
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
61
Pljevlja na područje koje se nalazi na većim udaljenostima, područje Nacionalnog
parka „Durmitor”. Utoliko prije što je riječ o zaštićenom području prirode koje je
istovremeno pod zaštitom UNESCO-a kao lokalitet svjetske prirodne baštine.
Stoga je primjenom CALPUFF modela izvršen proračun vrijednosti
koncentracija SOx, sa apekta dostignutih maksimalnih jednočasovnih srednjih
vrijednosti koncentracija na godišnjem nivou i godišnjih srednjih koncentracija.
Podaci dati u tabeli 1 Priloga 3 ukazuju na nisku koncentraciju SOx koja je znatno
ispod granične jednočasovne srednje vrijednosti. Na osnovu dijagrama koji je
prikazan na slici 42 zaključuje se da je dostignuta vrijednost maksimalne
jednočasovne srednje koncentracije SOx na godišnjem nivou 29 puta niža od granične
jednočasovne srednje vrijednosti sa aspekta zaštite zdravlja (gvz(č)).
Slika 42. Odnos maksimalnih jednočasovnih srednjih koncentracija SOx na području
NP “Durmitor”i propisane granične jednočasovne srednje vrijednosti sa
aspekta zaštite zdravlja
Pri tom poređenje nivoa zagađenja uzrokovanih emisijama SOx koji su
proračunati u osnovnom i ukupnom scenariju, u posmatranom geografskom domenu
nepravilnog oblika (smjer istok-zapad analiziran je u širini od 105 km, a smjer sjever-
jug analiziran u dužini od 72 km) i prikazani dijagramom na slici 42, ukazuje da
emisije SO2 iz TE u Pljevljima u odnosu na ukupne emisije SO2 iz svih izvora
zagađenja prisutnih u posmatranom domenu doprinose zagađenju NP „Durmitor” u
opsegu od 98 %. Navedeni rezultati su u skladu sa realnim vrijednostima emisija
dobijenih u okviru programa praćenja kvaliteta vazduha u Crnoj Gori, odnosno
činjenicom da je uticaj emisija SO2 iz izvora zagađenja na području opštine Žabljak
neznatan. Istovremeno rezultati potvrđuju prethodno iznesenu ocjenu da se SO2
emitovan iz TE u Pljevljima prenosi i na veće udaljenosti i da ne utiče značajnije u
regularnom režimu rada TE na zagađenje u urbanom i širem području opštine Pljevlja.
Takođe, male koncentracije SOx prisutne na podrčju NP „Durmitor”, a visoke
koncentracije na izvoru emisije, ukazuju da emisiju SO2 iz TE karakteriše prenošenje
zagađujuće materije u područje šireg obuhvata usljed čega se smanjuju koncentracije
zagađujuće materije koja dospijeva do velikog broja pojedinačnih receptora u
posmatranom domenu. Takođe, navedeni odnos koncentracija SO2 ukazuje na potrebu
analize prenošenja SO2 i u prekograničnom kontekstu.
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
62
Dijagramom na slici 43 prikazan je odnos proračunatih godišnjih srednjih
koncentracija SOx u osnovnom i ukupnom scenariju i kritičnog nivoa sa aspekta
zaštite ekosistema datog kao godišnja srednja vrijednost (kne(g)). S tim u vezi može
se konstatovati da je proračunata koncentracija SOx na području NP „Durmitor” niža
80 puta od kritičnog nivoa. Takođe odnos proračunate godišnje srednje vrijednosti
koncentracije SOx i donje granice ocjenjivanja sa aspekta zaštite ekosistema date kao
godišnja srednja vrijednosti (dgoe(g)) ukazuje da je proračunata vrijednost niža 32
puta.
Slika 43. Odnos godišnjih srednjih koncentracija SOx na području NP „Durmitor” i
kritičnog nivoa sa aspekta zaštite ekosistema (kne(g)) i donje granice
ocjenjivanja sa aspekta zaštite ekosistema (dgoe(g))
Prikazani rezultati ukazuju da prisutni nivo SO2 pored toga što ne utiče na
zdravlje ljudi, ne utiče ni na zaštitu i očuvanje vrijednih ekosistema koji se nalaze na
ovom području.
Može se zaključiti da se SO2 emitovan iz TE u Pljevljima, obzirom na visinu
dimnjaka i uticaj meteoroloških faktora i morfologiju terena, u značajnoj mjeri
prenosi na veće udaljenosti, ali i da dolazi do prenošenja i dispergovanja zagađujuće
materije u širem obuhvatu urbanog i šireg područja opštine Pljevlja. Dispergovanjem
emitovane količine zagađujuće materije na područje šireg obuhvata smanjuje se
koncentracija zagađujuće materije koja dospijeva do velikog broja pojedinačnih
receptora u posmatranom domenu, kao i broj prekoračenja graničnih vrijednosti SO2
za zaštitu zdravlja ljudi (jednočasovne srednje i dnevne srednje vrijednosti), osim u
akcidentnim situacijama i slučajevima inverzije. Navedeno potvrđuje i rezultat obrade
podataka matematičkim CALPUFF modelom u kontekstu prekoračenja dozvoljenih
graničnih vrijednosti, obzirom da nije registrovano prekoračenje dozvoljene granične
vrijednosti za SO2. Vodeći izvor zagađenja urbanog područja opštine Pljevlja
emisijama SO2 su postrojenja (kotlarnice) i individualna ložišta za zagrijavnje uglja.
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
63
4.3.2. Uticaj emisija PM10
Pregled godišnjih srednjih koncentracija PM10 proračunatih primjenom
matematičkog CALPUFF modela u osnovnom, ukupnom, proširenom osnovnom i
proširenom ukupnom scenariju (slike 14, 17, 24 i 25) naveden je u tabeli 5.
Tabela 5. Prikaz vrijednosti srednjih godišnjih koncentracija PM10
Poređenjem godišnjih srednjih koncentracija PM10 proračunatih u ukupnom
scenariju primjenom matematičkog CALPUFF modela (slika 17) sa standradnim
vrijednostima koje su propisane nacionalnom i evropskom legislativom može se
zaključiti da vrijednosti godišnjih srednjih koncentracija prelaze propisane granice
ocjenjivanja. Sa aspekta zaštite zdravlja ljudi prekoračenje iznosi 26 % u odnosu na
propisanu gornju granicu ocjenjivanja. Pri tom je godišnja srednja koncentracija
PM10, proračunata u osnovnom scenariju (slika 14) primjenom matematičkog
CALPUFF modela, značajno ispod donje granice ocjenjivanja. Prikaz rezultata
poređenja dat je dijagramom koji je prikazan na slici 44 gdje ggoz(g) i dgoz(g)
označavaju gornju i donju granicu ocjenjivanja sa aspekta zaštite zdravlja date kao
godišnje srednje vrijednosti, a gvz(g) označava graničnu vrijednost sa aspekta zaštite
zdravlja datu kao godišnja srednja vrijednost.
Slika 44. Odnos godišnjih srednjih koncentracija PM10 i propisanih granica
ocjenjivanja i granične vrijednosti
Zagađujuća materija PM10
primijenjeni
scenario
osnovni ukupni prošireni
osnovni
prošireni
ukupni
godišnja
srednja
koncentracija
(μg/m3)
2,02
35,35
2,03
38,15
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
64
Evidentno je i neznatno povećanje odnosa godišnje srednje koncentracije PM10
proračunate primjenom CALPUFF modela u proširenom ukupnom scenariju u odnosu
na gornju granicu ocjenjivanja u poređenju sa odnosom godišnje srednje koncentracije
PM10 proračunate primjenom CALPUFF modela u ukupnom scenariju u odnosu na
gornju granicu ocjenjivanja (tabela 5, slika 44). Godišnja srednja koncentracija PM10
u proširenom osnovnom scenariju ostaje približno jednaka godišnjoj srednjoj
koncentraciji u osnovnom scenariju. Ova analiza emisija PM10 u navedenim
scenarijima primjene matematičkog CALPUFF modela ukazuje na sličan zaključak
kao i analiza emisija SO2, odnosno da zagađenju urbanog i šireg područja opštine
Pljevlja emisijom PM10 dominantno ne doprinosi TE, već značajan udio ima i
kumulativni uticaj ostalih tačkastih, površinskih i linijskih izvora koji se nalaze u
urbanom području.
Analizom odnosa koncentracija PM10 iz pojedinih izvora emisije proračunatih u
Inventaru zagađivača vazduha za period od 1990-2009. godine u Crnoj Gori, može se
konstatovati da je TE tačkasti izvor koji u najvećoj mjeri doprinosi emisijama PM10.
Pri tom vrijednost koncentracije emisija PM10 iz kotlarnica JKP iznosi 4,82 %
vrijednosti koncentarcije emisija ove zagađujuće materije iz TE. Doprinos emisija iz
Rudnika uglja i preduzeća Vektra Jakić je zanemarljiv u odnosu na emisije iz TE i
kotlarnica JKP.
Upoređivanjem vrijednosti koncentracija emisija PM10 iz tačkastih izvora sa
vrijednostima koncentracija emisija iz svih površinskih i linijskih izvora zagađenja
koje su proračunate u Inventaru zagađivača vazduha za period od 1990-2009. godine
u Crnoj Gori, može se konstatovati da su emisije iz tačkastih izvora za 10 puta veće
od emisija iz površinskih i linijskih izvora. Pri tom vrijednosti emisija ukazuju da je
TE tačkasti izvor sa najvećom vrijednošću emisija PM10, odnosno individualna ložišta
sa aspekta generisanja zagađenja iz površinskih i linijskih izvora. Udio zagađenja
uzrokovanog emisijom PM10 usljed sagorijevanja goriva u individualnim ložištima i
kotlarnicama znatno je veći u odnosu na zagađenje urbanog područja uzrokovanog
emisijama PM10 usljed sagorijevanja goriva u motorima sa unutrašnjim
sagorijevanjem.
Prethodno navedeni rezultati analiza shodno kojim TE, kao tačkasti izvor sa
najvećim pojedinačnim udjelom u emisijama PM10 u odnosu na ostale posmatrane
izvore, ne doprinosi dominantno zagađenju urbanog područja opštine Pljevlja može se
objasniti činjenicom da se emisije PM10 iz TE prenose na veće udaljenosti, dok ostali
tačkasti, površinski i linijski izvori uzrokuju u značajnoj mjeri zagađenje vazduha
emisijama PM10 u urbanom području. Visina dimnjaka, meteorološki uslovi i
morfologija terena su ključni faktori koji doprinose ovakvom modelu prenošenja
PM10 iz TE.
Navedeni zaključak se ne odnosi na epizode atmosferske inverzije (slika 29).
Zavisnost koncentracije PM10, date kao jednočasovna srednja vrijednost, od
udaljenosti od TE na visini od 250 m i neposredno iznad tla, u posmatranoj epizodi
inverzije od 30.04.2009. godine, data je dijagramom prostorne raspodjele PM10 koji je
prikazan na slici 45. Analizom jednočasovne srednje vrijednosti koncentracije PM10
proračunate primjenom CALPUFF modela u ovoj epizodi inverzije, može se
konstatovati da jednočasovna srednja koncentracija PM10 u neposrednoj blizini TE, u
slojevima vazduha na visini dimnjaka (250 m), prelazi vrijednost od 150 μg/m3.
Obzirom da su vrijednosti na dnevnom nivou niske, za prikaz epizoda inverzije
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
65
odabrane su jednočasovne srednje koncentracije, iako na taj način nije moguće vršiti
direktno poređenje jednočasovnih srednjih vrijednosti sa granicama ocjenjivanja i
graničnim vrijednostima koje su date kao dnevne srednje vrijednosti. Ipak, ovaj
pristup omogućava praćenje pravca i načina prostiranja zagađujuće materije u epizodi
inverzije. Usljed specifičnih meteoroloških uslova došlo je do pada vrijednosti
koncentracije PM10 na udaljenosti 1 km od TE, da bi se na udaljenosti 1,5 km od TE,
u slojevima vazduha u blizini tla, desio porast vrijednosti jednočasovne srednje
koncentracije PM10 koja je dostigla maksimalnu vrijednost od 87,5 μg/m3 na
udaljenosti 3 km od TE u urbanom području.
Slika 45. Prostorna raspodjela PM10 na visini od 250 m i neposredno iznad tla,
u epizodi inverzije od 30.04.2009. god.
Navedeno ukazuje na porast uticaja emisija PM10 iz TE na urbano područje u
slučajevima specifičnih meteoroloških uslova koji uslovljavaju pojavu inverzije,
odnosno da se u slučajevima inverzije zagađenje iz TE u značajnoj mjeri prenosi na
urbano područje.
Potvrdu ocjene da se PM10 emitovan iz TE prenosi u značajnoj mjeri i na veće
udaljenosti daje primjena matematičkog CALPUFF modela u okviru analize
vertikalnog prenošenja PM10 (slika 32). Zavisnost proračunate godišnje srednje
vrijednosti PM10 od udaljenosti od TE u slojevima vazduha koji se nalaze u visini
dimnjaka TE, odnosno na oko 250 m, i u bliskim slojevima vazduha u odnosu na
slojeve u visini dimnjaka, u kontekstu vertikalnog prenošenja ove zagađujuće
materije, data je dijagramom vertikalne prostorne raspodjele PM10 koji je prikazan na
slici 46, gdje je: ggoz(g) gornja granica ocjenjivanja sa aspekta zaštite zdravlja data
kao godišnja srednja vrijednost, dgoz(g) donja granica ocjenjivanja sa aspekta zaštite
zdravlja data kao godišnja srednja vrijednost i gvz(g) granična vrijednost sa aspekta
zaštite zdravlja data kao godišnja srednja vrijednost. Rezultati primjene matematičkog
CALPUFF modela u okviru analize vertikalnog prenošenja ukazuju da godišnja
srednja vrijednost emisija PM10 iz TE prelazi granice ocjenjivanja sa aspekta zaštite
zdravlja ljudi u neposrednoj blizini TE u slojevima vazduha koji se nalaze u visini
dimnjaka TE i bliskim slojevima vazduha u odnosu na slojeve u visini dimnjaka TE.
Vrijednost koncentracija opada porastom udaljenosti od TE, a na udaljenostima većim
od 1,5 km od TE je ispod donje granice ocjenjivanja.
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
66
Slika 46. Vertikalna prostorna raspodjela PM10 u sloju vazduha u visini dimnjaka TE
Navedeni rezultati potvrđuju da se emisije PM10 iz TE prenose u značajnoj mjeri
na udaljenosti koje su izvan obuhvata užeg urbanog područja. Usljed prenošenja
zagađujuće materije u obuhvat urbanog i šireg područja opštine Pljevlja smanjuje se
koncentracija zagađujuće materije koja dospijeva do velikog broja pojedinačnih
receptora u posmatranom domenu.
Primjenom CALPUFF modela izvršen je proračun vrijednosti koncentracija
PM10 u odnosu na dostignute maksimalne jednočasovne srednje vrijednosti
koncentracija na godišnjem nivou i godišnjih srednjih koncentracija na području NP
„Durmitor” (tabela 2 Priloga 3).
Dijagram koji je prikazan na slici 47 ukazuje na nisku koncentraciju PM10 koja
je daleko ispod donje granice ocjenjivanja (za 165 puta je niža godišnja srednja
koncentracija PM10 proračunata u osnovnom scenaruju od dozvoljene gornje granice
ocjenjivanja definisane kao godišnja srednja vrijednost koncentracije PM10 i za 117
puta je niža godišnja srednja koncentracija PM10 proračunata u osnovnom scenaruju
od dozvoljene donje granice ocjenjivanja definisane kao godišnja srednja vrijednost
koncentracije PM10). U odnosu na graničnu vrijednost sa aspekta zaštite zdravlja,
godišnja srednja koncentracija PM10 je niža za 235 puta. Obzirom na neznatnu razliku
vrijednosti godišnje srednje koncentracije PM10 u osnovnom i ukupnom scenariju,
dobija se približno isti odnos godišnje srednje koncentracija PM10 i vrijednosti granica
ocjenjivanja i granične vrijednosti PM10 u ukupnom secnariju kao u osnovnom
scenariju.
Slika 47. Odnos godišnjih srednjih koncentracija PM10 na području NP “Durmitor” i
propisanih granica ocjenjivanja i granične godišnje vrijednosti sa aspekta
zaštite zdravlja
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
67
Pri tom poređenje nivoa zagađenja uzrokovanih emisijama PM10 koji su
proračunati u osnovnom i ukupnom scenariju, u posmatranom geografskom domenu
nepravilnog oblika (smjer istok-zapad analiziran je u širini od 105 km, a smjer sjever-
jug analiziran u dužini od 72 km) i prikazani dijagramom na slici 47, ukazuje da
emisije PM10 iz TE u Pljevljima u odnosu na ukupne emisije PM10 iz svih izvora
zagađenja prisutnih u posmatranom domenu doprinose zagađenju NP „Durmitor” u
opsegu od 97 %. Navedeni rezultati su u skladu sa realnim vrijednostima emisija koje
su dobijene u okviru programa praćenja kvaliteta vazduha u Crnoj Gori, odnosno
činjenicom da je uticaj emisija PM10 iz izvora zagađenja na području opštine Žabljak
neznatan. Istovremeno male koncentracije PM10 prisutne na području NP “Durmitor”
ukazuju na potrebu analize prenošenja PM10 u prekograničnom kontekstu, ali i na
značajan doprinos dispergovanja zagađujuće materije u obuhvatu urbanog i šireg
područja opštine Pljevlja, doprinoseći smanjenju koncentracija zagađujuće materije u
velikom broju pojedinačnih receptora u posmatranom domenu. Koncentracije PM10 na
području NP „Durmitor” su za 1,5 put niže od koncentracije SO2.
Odnos proračunate vrijednosti srednjih godišnjih koncentracija PM10 na
području NP „Durmitor” u osnovnom i ukupnom scenariju i granica ocjenjivanja sa
aspekta zaštite zdravlja ukazuje da prisutni nivo PM10 ne utiče na zdravlje ljudi na
području NP „Durmitor”.
I kod analize PM10 može se zaključiti da se emisije iz TE u Pljevljima, obzirom
na visinu dimnjaka, uticaj meteoroloških faktora i morfologiju terena, u značajnoj
mjeri prenose na veće udaljenosti, ali i da dolazi do prenošenja i dispergovanja
zagađujeće materije na urbano i šire područje opštine Pljevlja. Raspoređivanjem
emitovane količine zagađujuće materije na područje šireg obuhvata smanjuju se
koncentracije zagađujuće materije u velikom broju pojedinačnih receptora u
posmatranom domenu. Ostali tačkasti, površinski i linijski izvori u značajnoj mjeri
uzrokuju zagađenje vazduha sa PM10 u urbanom području. Pri tom je kao što je
prethodno navedeno udio zagađenja uzrokovanog emisijama PM10 usljed
sagorijevanja goriva u individualnim ložištima i kotlarnicama znatno veći u odnosu na
emisije koje se oslobađaju usljed sagorijevanja goriva u motorima sa unutrašnjim
sagorijevanjem. Uticaj ukupnih emisija PM10 na urbano područje opštine Pljevlja je
značajan što potvrđuje analiza dnevnih srednjih vrijednosti emisija PM10 prikazana na
slici 19 obzirom da iste prekoračuju gornju granicu ocjenjivanja i graničnu vrijednost.
Uticaj je posebno izražen u akcidentnim situacijama i u slučajevima inverzije.
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
68
4.3.3. Uticaj emisija NO2
U tabeli 6 dat je pregled godišnjih srednjih koncentracija NOx i NO2
proračunatih primjenom matematičkog CALPUFF modela u osnovnom, ukupnom,
proširenom osnovnom i proširenom ukupnom scenariju (slike 15, 18, 26 i 27).
Tabela 6. Prikaz vrijednosti srednjih godišnjih koncentracija NOx i NO2
Poređenjem godišnjih srednjih koncentracija NO2 proračunatih u ukupnom
scenariju (slika 18) primjenom matematičkog CALPUFF modela sa standardnim
vrijednostima koje su propisane nacionalnom legislativom može se zaključiti da
vrijednosti srednjih godišnjih koncentracija prelaze propisane granice ocjenjivanja. Sa
aspekta zaštite zdravlja ljudi približno dva puta je prekoračena gornja granica
ocjenjivanja, dok je sa aspekta zaštite vegetacije ista prekoračena 2,5 puta. Pri tom je
godišnja srednja koncentracija NOx proračunata u osnovnom scenariju (slika 15)
primjenom matematičkog CALPUFF modela znatno ispod granica ocjenjivanja kako
sa aspekta zaštite zdravlja ljudi, tako i sa aspekta zaštite vegetacije. Primjenom
matematičkog CALPUFF modela ustanovljena su prekoračenja jednočasovnih
srednjih i godišnjih srednjih vrijednosti NO2 koja su prikazana na slikama 20 i 21.
Prikaz rezultata poređenja proračunatih godišnjih srednjih koncentracija dat je
dijagramom koji je prikazan na slici 48, gdje ggoz(g) i dgoz(g) označavaju gornju i
donju granicu ocjenjivanja sa aspekta zaštite zdravlja date kao godišnje srednje
vrijednosti, a gvz(g) označava graničnu vrijednost sa aspekta zaštite zdravlja datu kao
godišnja srednja vrijednost.
Vrijednosti koncentracija NOx i NO2 koje su proračunate u osnovnom i
ukupnom scenariju (tabela 6, slika 48) primjenom matematičkog CALPUFF modela
ukazuju da zagađenju urbanog područja emisijama NOx i NO2 dominantno ne
doprinosi TE, već značajan udio ima kumulativni uticaj ostalih tačkastih, površinskih i
linijskih izvora koji se nalaze u urbanom području.
Analizom odnosa koncentracija NOx i NO2 iz pojedinih izvora emisije
proračunatih u Inventaru zagađivača vazduha za period od 1990-2009. godine u Crnoj
Gori, može se konstatovati da je TE tačkasti izvor koji u najvećoj mjeri doprinosi
emisiji NOx i NO2. Pri tom je vrijednost koncentracije NOx i NO2 koja se emituje iz
TE za 6 puta veća od vrijednosti koncentracije emisija ove zagađujuće materije iz
2 Obzirom da je na izvoru emsije udio NO u emisijama 90%, a NO2 10% (odnos koji je karakterističan
za procese sagorijevanja), emisija zagađujuće materije se prikazuje kao emisija NOx. Kako prilikom
disperzije dolazi do oksidacije NO do NO2, čak i na malim udaljenostima od izvora emisije,
koncentracije NOx se mogu posmtrati kao koncentracije NO2.
Zagađujuća materija NOx i NO22
primijenjeni
scenario
osnovni ukupni prošireni
osnovni
prošireni
ukupni
godišnja
srednja
koncentracija
(μg/m3)
2,38 NOx
62,01 NO2
2,39 NO2
66,7 NO2
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
69
Rudnika uglja. Doprinos JKP i proizvodnog procesa Vektre Jakić je znatno manji u
odnosu na emisije iz TE i Rudnika.
Slika 48. Odnos godišnjih srednjih koncentracija NOx i NO2 i propisanih granica
ocjenjivanja i granične vrijednosti
Upoređivanjem koncentracija NOx i NO2 emitovanih iz tačkastih izvora sa
koncentracijama NOx i NO2 koji su emitovani iz površinskih i linijskih izvora
zagađenja proračunatih u Inventaru zagađivača vazduha za period od 1990-2009.
godine u Crnoj Gori, može se konstatovati da su emisije iz tačkastih izvora za 7,4 puta
veće u odnosu na emisije iz površinskih i linijskih izvora. U grupi površinskih i
linijskih izvora, vozila usljed sagorijevanja goriva u motorima sa unutrašnjim
sagorijevanjem imaju najveći udio u emisijama NOx i NO2. Sagorijevanje uglja u
kotlarnicama i individualnim ložištima je sljedeći značajan izvor emisija NOx i NO2,
ali u znatno manjoj mjeri od vozila.
Rezultati analiza shodno kojim je TE tačkasti izvor sa najvećim udjelom u
pojedinačnim emisijama NOx i NO2 u odnosu na ostale posmatrane izvore, koji
istovremeno ne doprinosi dominantno zagađenju urbanog područja opštine Pljevlja
emisijama NOx i NO2, mogu se objasniti činjenicom da se emisije NOx i NO2 iz TE
prenose na veće udaljenosti, dok ostali tačkasti, površinski i linijski izvori uzrokuju
zagađenje vazduha urbanog područja emisijama NOx i NO2. Visina dimnjaka,
meteorološki uslovi i morfologija terena ključni su faktori koji uslovljavaju ovaj način
prenošenja emisija NOx i NO2 iz TE.
Na taj zaključak, odnosno da je zagađenje urbanog i šireg područja opštine
Pljevlja uzrokovano proizvodnim procesima u Rudniku uglja, saobraćajem i
sagorijevanjem uglja u kotlarnicama i individualnim ložištima, upućuje i neznatno
povećanje odnosa godišnje srednje koncentracije NOx i NO2 proračunate primjenom
matematičkog CALPUFF modela u proširenom ukupnom scenariju u odnosu na
gornju granicu ocjenjivanja u poređenju sa odnosom godišnje srednje koncentracije
NOx i NO2 proračunate primjenom matematičkog CALPUFF modela u ukupnom
scenariju u odnosu na gornju granicu ocjenjivanja (slika 48). Pri tom je, kao što je
prethodno navedeno, udio zagađenja uzrokovanog emisijama NOx i NO2 usljed
sagorijevanja goriva u motorima sa unutrašnjim sagorijevanjem, odnosno
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
70
saobraćajem, znatno veći u odnosu na emisije koje se oslobađaju sagorijevanjem u
kotlarnicama i ložištima.
Ove ocjene se ne odnose na epizode atmosferske inverzije (slika 30). Zavisnost
koncentracije NOx, date kao jednočasovna srednja vrijednost, od udaljenosti od TE,
na visini od 250 m i neposredno iznad tla, u posmatranoj epizodi inverzije od
26.01.2009. godine, data je dijagramom prostorne raspodjele koji je prikazan na slici
49, gdje je ggoz(č) gornja granica ocjenjivanja sa aspekta zaštite zdravlja data kao
jednočasovna srednja vrijednost, dgoz(g) donja granica ocjenjivanja sa aspekta zaštite
zdravlja data kao jednočasovna srednja vrijednost i gvz(g) granična vrijednost sa
aspekta zaštite zdravlja data kao jednočasovna srednja vrijednost. Analizom
proračunatih jednočasovnih srednjih vrijednosti koncentracija NOx u ovoj epizodi
inverzije, zaključuje se da jednočasovne srednje koncentracije NOx u neposrednoj
blizini TE, u slojevima vazduha na visini dimnjaka (250 m), prelaze vrijednost od 100
μg/m3, odnosno donju granicu ocjenjivanja, sa tendencijom približavanja gornjoj
granici ocjenjivanja. Usljed specifičnih meteoroloških uslova došlo je do pada
vrijednosti koncentracije NOx na nultu vrijednost na udaljenosti 1 km od TE, u
slojevima vazduha u blizini tla, da bi na udaljenosti 3 km od TE i dalje prema
urbanom području jednočasovna srednja koncentracija NOx dostigla vrijednosti 35-40
μg/m3
što je ispod donje granice ocjenjivanja i dozvoljene granične jednočasovne
srednje vrijednosti. Navedeno ukazuje na porast uticaja emisija NOx iz TE na urbano
područje u slučajevima specifičnih meteoroloških uslova koji uslovljavaju pojavu
inverzije.
Slika 49. Prostorna raspodjela NOx na visini od 250 m i neposredno iznad tla, u
epizodi inverzije od 26.01.2009. god.
Potvrdu ocjene da se NOx emitovan iz TE prenosi u značajnoj mjeri i na veće
udaljenosti daje primjena matematičkog CALPUFF modela u okviru analize
vertikalnog prenošenja NOx (slika 33). Zavisnost proračunate godišnje srednje
vrijednosti NOx od udaljenosti od TE u slojevima vazduha koji se nalaze u visini
dimnjaka TE, odnosno na oko 250 m, i u bliskim slojevima vazduha u odnosu na
slojeve u visini dimnjaka, u kontekstu vertikalnog prenošenja ove zagađujuće
materije, data je dijagramom vertikalne prostorne raspodjele NOx koji je prikazan na
slici 50, gdje je ggoz(g) gornja granica ocjenjivanja sa aspekta zaštite zdravlja data
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
71
kao godišnja srednja vrijednost, dgoz(g) donja granica ocjenjivanja sa aspekta zaštite
zdravlja data kao godišnja srednja vrijednost i gvz(g) granična vrijednost sa aspekta
zaštite zdravlja data kao godišnja srednja vrijednost. Rezultati primjene matematičkog
CALPUFF modela u okviru analize vertikalnog prenošenja NOx ukazuju da se
godišnja srednja vrijednost koncentracija NOx približava ili prelazi donju granicu
ocjenjivanja sa aspekta zaštite zdravlja ljudi i zaštite vegetacije u neposrednoj blizini
TE u slojevima vazduha koji se nalaze u visini dimnjaka TE i bliskim slojevima
vazduha u odnosu na slojeve u visini dimnjaka TE. Pri tom uticaj zagađenja opada i
na udaljenostima većim od 2,5 km od TE je ispod donje granice ocjenjivanja.
Slika 50. Vertikalna prostorna raspodjela NOx u sloju vazduha u visini dimnjaka TE
Navedeni rezultati potvrđuju da se emisije NOx i NO2 iz TE prenose u značajnoj
mjeri na udaljenosti koje su izvan obuhvata urbanog područja. Usljed prenošenja
zagađujuće materije na urbano i šire područje opštine Pljevlja smanjuje se
koncentracija zagađujuće materije koja dospijeva do velikog broja pojedinačnih
receptora u posmatranom domenu.
Primjenom CALPUFF modela izvršen je proračun vrijednosti koncentracija
NOx sa apekta dostignutih maksimalnih jednočasovnih srednjih vrijednosti
koncentracije na godišnjem nivou i godišnjih srednjih koncentracija na području NP
„Durmitor” (tabela 3 Priloga 3). Rezultati prikazani dijagramom koji je dat na slici 51
ukazuju na nisku koncentraciju NOx koja je znatno ispod granica ocjenjivanja (25
puta je manja godišnja srednja koncentracija NOx od dozvoljene gornje granice
ocjenjivanja i 20 puta od donje granice ocjenjivanja) i granične vrijednosti (za 32 puta
je manja vrijednost srednje godišnje koncentracije od granične vrijednosti) u
osnovnom, odnosno ukupnom scenariju. Na dijagramu ggoz(g) i dgoz (g) označavaju
gornju i donju granicu ocjenjivanja sa aspekta zaštite zdravlja datu kao godišnja
srednja vrijednost, ggov (g) i dgov (g) označavaju gornju i donju granicu ocjenjivanja
sa asepkta zaštite vegetacije, a gvz (g) graničnu vrijednost sa aspekta zaštite zdravlja
datu kao godišnja srednja vrijednost.
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
72
Slika 51. Odnos godišnjih srednjih koncentracija NOx na području NP “Durmitor”i
propisanih granica ocjenjivanja i granične godišnje srednje vrijednosti sa
aspekta zaštite zdravlja
Pri tom poređenje nivoa zagađenja uzrokovanih emisijama NOx koji su
proračunati u osnovnom i ukupnom scenariju, na području NP “Durmitor”, u
posmatranom geografskom domenu nepravilnog oblika (smjer istok-zapad analiziran
je u širini od 105 km, a smjer sjever-jug analiziran u dužini od 72 km) i prikazani
dijagramom na slici 51, ukazuje da emisija NOx i NO2 iz TE u Pljevljima u odnosu na
emisije NOx i NO2 iz svih ostalih izvora zagađenja prisutnih u posmatranom domenu
doprinose zagađenju NP „Durmitor” sa udjelom od 98 %. Navedeni rezultati su u
skladu sa realnim vrijednostima emisija dobijenih u okviru programa praćenja
kvaliteta vazduha u Crnoj Gori, odnosno činjenicom da je uticaj emisija NO2 iz izvora
zagađenja na području opštine Žabljak neznatan. Istovremeno rezultati potvrđuju
prethodno iznesenu ocjenu da se NO2 emitovan iz TE u Pljevljima prenosi i na veće
udaljenosti i da ne utiče značajnije u regularnom režimu rada TE na zagađenje u
urbanom i širem području opštine Pljevlja. Takođe, male koncentracije NOx prisutne
na podrčju NP „Durmitor”, ukazuju na potrebu analize prenošenja NOx u
prekograničnom kontekstu, ali i na značajan doprinos dispergovanja zagađujuće
materije u obuhvatu urbanog i šireg područja opštine Pljevlja, doprinoseći smanjenju
koncentracija zagađujuće materije koja dospijeva do velikog broja pojedinačnih
receptora u posmatranom domenu. Koncentracije NOx na području NP „Durmitor” su
nešto niže od koncentracije SO2.
Odnos proračunate vrijednosti srednjih godišnjih koncentracija NOx i NO2 na
području NP „Durmitor” u osnovnom i ukupnom scenariju i donje granice
ocjenjivanja sa aspekta zaštite vegetacije ukazuje da je proračunata vrijednost niža
približno 21 put (slika 51), odnodno da prisutni nivo NOx i NO2 pored toga što ne
utiče na zdravlje ljudi, ne utiče ni na zaštitu i očuvanje izuzetno vrijednih ekosistema
koji se nalaze na ovom području.
Polazeći od navedenog zaključuje se da se emisija NOx i NO2 iz TE u značajnoj
mjeri prenosi na veće udaljenosti, dok Rudnik uglja, saobraćaj i sagorijevanje uglja u
kotlarnicama i individualnim ložištima dominantno uzrokuju zagađenje vazduha sa
NOx i NO2 u urbanom području. Pri tom dolazi do prenošenja i dispergovanja
zagađujeće materije u širem obuhvatu urbanog i šireg područja opštine Pljevlja.
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
73
Raspoređivanjem emitovane količine zagađujuće materije na područje šireg obuhvata
smanjuje se koncentracija zagađujuće materije koja dospijeva do velikog broja
pojedinačnih receptora u posmatranom domenu, što je jedan od bitnih faktora koji
dopinosi ublažavanju uticaja emisija NOx i NO2 iz TE koje dospijevaju u urbano
područje. Uticaj ukupnih emisija NOx i NO2 na urbano područje Opštine Pljevlja je
značajan što potvrđuju rezultati analize prikazani na slikama 20 i 21 shodno kojim
jednočasovne srednje i godišnje srednje vrijednosti emisija NOx i NO2 prekoračuju
gornju i donju granicu ocjenjivanja i graničnu vrijednost emisija. Uticaj je posebno
izražen u akcidentnim situacijama i u slučajevima inverzije.
4.3.4. Uticaj prenošenja zagađenja u akcidentnom režimu rada TE
Na dane 14.04. i 15.04.2011. godine desio se akcident u režimu rada TE koji je
uzrokovao povećane emisije zagađujućih materija u dimnim gasovima na izlaznom
kanalu dimnjaka TE. Angažovana je Laboratorija za arhitektonsku fiziku i zaštitu
okoliša “Dvokut” iz Sarajeva koja je izvršila mjerenja koja su se odnosila na:
temperaturu (°C) gasova, brzinu (m/s) gasova, zapreminski protok (m3/s)
gasova i udio vodene pare (%) u gasovima u dimovodnim kanalima;
koncentraciju zagađujućih materija SOx, PM10, NOx , CO i zapreminski
sadržaj CO2 i O2;
koncentraciju teških metala u dimnim gasovima;
koncentraciju PAH-ova u dimnim gasovima.
Metodologija mjerenja, izbor mjerne opreme, izvođenje mjerenja i obrada
mjerenih rezultata izvšena je u skladu sa ISO/IEC 17025:2005.
Cilj mjerenja odnosio se na utvrđivanje postojećeg stanja i provjeru
kvantitativnih i kvalitativnih karakteristika emisija u oslobođenim dimnim gasovima.
Odabrani su pravougaoni mjerni profili ulaznih kanala. Unutrašnje dimenzije
mjernog profila su 6200 mm x 2000 mm. Mjerni profil izlaznih kanala je kružnog
poprečnog presjeka. Unutrašnji prečnik dimovodnih kanala je 4200 mm. Mjerenja su
vršena u tačakama koje se nalaze u dva mjerna kanala-linije (L1 i L2).
Izmjerene vrijednosti su analizirane u odnosu na granične vrijednosti emisija za
postrojenja za sagorijevanje termičkog kapaciteta većeg od 300 MWt koja koriste
čvrsta goriva koje su propisane Uredbom o graničnim vrijednostima emisija
zagađujućih materija u vazduh iz stacionarnih izvora (Sl. list CG, br.10/11). Shodno
Uredbi granična vrijednost emisija SO2 i NOx na izvoru emisije iznosi 150 mg/Nm3.
Rezultati mjerenja, koji su korišćeni kao ulazne veličine u primjeni
matematičkog CALPUFF modela obrađeni su kao prosječne vrijednosti svih
izmjerenih vrijednosti koncentracija u posmatranim tačkama i posmatranom periodu,
dati su u tabeli 7.
Ovako dobijene vrijednosti koncentracija SOx, PM10 i NOx na izvoru emisije i
fizičke veličine kojim su okarakterisani dimni gasovi u izlaznom kanalu dimnjaka TE,
korišćene su kao ulazne veličine u primjeni matematičkog CALPUFF modela u
analizi akcidentnog režima rada TE na dane 14.04. i 15.04.2011. godine.
U tabeli 7 prikazane su vrijednosti jednočasovnih srednjih koncentracija SOx,
PM10, i NOx u dimnim gasovima u izlaznom kanalu dimnjaka TE, na odabranim
mjernim mjestima, u odabranom vremenu, na dane 14.04 i 15.04.2011. godine.
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
74
Tabela 7: Jednočasovne srednje konc. SOx, PM10, NOx, u izlaznom kanalu dimnj. TE
Tabela 8. Fizičke karakteristike dimnih gasova u izlaznom kanalu dimnjaka TE
Prednost primjene CALPUFF modela u akcidentnim situacijama ogleda se u
činjenici da omogućava proračun koncentracija uz istovremenu obradu podataka koji
se odnose na morfologiju terena i bazu meteoroloških podataka izvedenu za svaki dan
u posmatranoj godini, zahvaljujući performansama procesorskih komponenti MM5 i
CALMET. Sličan matematički model, kao što je npr. ALOHA, primjenjuje se na
ravnim terenima i u slučajevima visokih koncentracija emisija zagađujućih materija,
dok je primjena matematičkog CALPUFF modela moguća i na terenima složene
topografije. Takođe, matematički CALPUFF model pokazuje odlične performanse sa
aspekta vremena potrebnog za pokretanje modela, obzirom da vrijeme potrebno za
pokretanje modela pri obradi baze meteoroloških podataka, koja se odnosi na 365
dana u godini, iznosi 2h. Značajno je navesti da se u okviru GEPSUS projekta koji se
realizuje u Crnoj Gori razvija softverska aplikacija za modeliranje prenosa zagađenja
u akcidentnim situacijama.
U tabelama 1-3 Priloga 4 prikazane su proračunate maksimalne jednočasovne
srednje koncentracije zagađujućih materija SOx, PM10, NOx u geografskom domenu
obuhvata 40x40 km.
Poređenjem trenda jednočasovnih srednjih koncentracija zagađujućih materija
SOx, PM10 i NOx, u akcidentnom režimu rada TE (slike 34-36 i tabele 1-3 Priloga 4),
3 Zapreminske koncentracije zagađujućih materija su preračunate u masene obzirom da matematički
CALPUFF model zahtijeva ulazne koncentracije izražene u g/s.
Datum Vrijeme
Mjerno
mjesto
Proračunate
koncentracije u izlaznom
kanalu (mg/m3)
Proračunate koncentracije u
izlaznom kanalu (g/s)3
NOX PM10 SOX NOx PM10 SOX
4.14.2011 16:00 M5/L1 361,44 33,25 5723 61,42221 5,65042 972,55231
4.14.2011 17:00 M6/L1 358,74 32,11 5673 59,92203 5,36348 947,58797
4.14.2011 18:00 M8/L2 349,25 27,36 5688 57,42475 4,49861 935,23834
4.15.2011 11:00 M1/L1 353,87 21,05 4232 62,60058 3,72380 748,65255
4.15.2011 12:00 M3/L2 376,08 26,77 4921 66,95602 4,76604 876,11843
4.15.2011 13:00 M4/L2 362 29,72 5110 65,11092 5,34557 919,10731
Datum Vrijeme
Protok
dimnih
gasova
(Nm3/h)
Izlazna
temp
dimnih
gasova
(°C)
Izlazna
temp
dimnih
gasova
(K)
Izlazna
brzina
dimnih
gasova
(m/s)
4.14.2011 16:00 611775 141,66 414,81 23,12
4.14.2011 17:00 601325 139,74 412,89 22,62
4.14.2011 18:00 591923 134,52 407,67 21,98
4.15.2011 11:00 636850 126,53 399,68 23,16
4.15.2011 12:00 640932 122,05 395,2 23,04
4.15.2011 13:00 647512 124,33 397,48 23,41
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
75
može se zaključiti da isti ne prati rastući ili opadajući trend koncentracija emisija
proračunatih na izlaznom kanalu dimnjaka TE (tabela 7). Analizom smjera izolinija
na mapama kojim je prikazan smjer prenošenja SOx, PM10 i NOx (slike 34-36) i
analizom stabilnosti atmosfere i polja vjetra (slike 37-38), zaključuje se da
meteorološka svojstva atmosfere i morfološke karakteristike terena imaju dominantan
uticaj na pravac prenošenja zagađujućih materija. Što je atmosfera stabilnija to ima
veći uticaj na zadržavanje zagađujućih materija u urbanom području, pri čemu pravac
vjetra određuje pravac prenošenja zagađujućih materija. U akcidentnom režimu rada,
uz nepovoljan smjer vjetra i stabilnu atmosferu, visoke koncentracije emitovanih
zagađujućih materija prenose se i zadržavaju u urbanom području, uzrokujući
negativne impakte na zdravlje čovjeka i ekosisteme.
Poređenjem maksimalnih jednočasovnih srednjih koncentracija koje su
dostignute u posmatranim vremenskim intervalima, u akcidentnom režimu rada TE, sa
granicama ocjenjivanja izraženim kao jednočasovne srednje vrijednosti, mogu se
konstatovati visoke vrijednosti maksimalnih jednočasovnih srednjih koncentracija
SO2, na dan 15. 04. 2011. godine, koje su i dalje ispod propisane grančne vrijednosti
emisija SO2 sa aspekta zaštite zdravlja koja iznosi 350 μg/m3. Rezultati ove analize
prikazani su dijagramom koji je dat na slici 52.
Slika 52. Raspodjela u vremenu maksimalnih jednočasovnih srednjih koncentracija
SO2 u akcidentnom režimu rada TE
Istovremeno koncentracije SO2 i NOx na izlaznom kanalu dimnjaka daleko
prekoračuju graničnu vrijednost na izvoru emisije koja iznosi 150 mg/Nm3.
Prikaz maksimalnih jednočasovnih srednjih koncentracija PM10 koje se
dostignute u posmatranim vremenskim intervalima u akcidentnom režimu rada TE dat
je dijagramom koji je prikazan na slici 53.
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
76
Slika 53. Raspodjela u vremenu maksimalnih jednočasovnih srednjih koncentracija
PM10 u akcidentnom režimu rada TE
Rezultati analize odnosa maksimalnih jednočasovnih srednjih koncentracija
NOx sa granicama ocjenjivanja (ggoz(č) - gornja granica ocjenjivanja sa aspekta
zaštite zdravlja data kao jednočasovna srednja vrijednost i dgoz(č) - donja granica
ocjenjivanja sa aspekta zaštite zdravlja data kao jednočasovna srednja vrijednost) i
graničnom vrijednošću (gvz (č) - granična vrijednost sa aspekta zaštite zdravlja data
kao jednočasovna srednja vrijednost) dati su dijagramom koji je prikazan na slici 54.
Slika 54. Raspodjela u vremenu maksimalnih jednočasovnih srednjih koncentracija
NOx u akcidentnom režimu rada TE
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
77
5. ZAKLJUČAK
Na osnovu diskusije rezultata dobijenih primjenom matematičkog CALPUFF
modela na ispitivanje kvaliteta vazduha na području opštine Pljevlje mogu se iznijeti
sljedeće završne ocjene:
1. U okviru ovog magistarskog rada po prvi put je primijenjen
matematički CALPUFF model na analizu zagađenja vazduha na lokalnom nivou u
Crnoj Gori. Zadovoljavajuće vrijednosti statističkih indeksa dobijenih kalibracijom
matematičkog CALPUFF modela koji se sastoji od 3 osnovne komponente:
CALMET, CALPUFF i CALPOST, i velikog broja predprocesorskih programa,
potvrđuju opravdanost njegove primjene u analizi kvaliteta vazduha na lokalnom
nivou na području opštine Pljevlja. Analiza se zasniva na rezultatima koji su dobijeni
u okviru primjene odabranih scenarija emisija zagađujućih materija: sumpor(IV)-
oksida (SO2), PM10 i azot(IV)-oksida (NO2), uzimajući u obzir meteorološke
karakteristike atmosfere i geomorfološke karakteristike terena.
2. Dobijeni rezultati analize eksperimentalnih rezultata ukazuju da TE
kao centralni tačkasti izvor zagađenja ne doprinosi dominantno zagađenju urbanog
područja opštine Pljevja, već značajan udio imaju ostali tačkasti, površinski i linijski
izvori smješteni u obuhvatu užeg i šireg urbanog područja, u prvom redu kotlarnice i
individualna ložišta za sagorijevanje uglja i saobraćaj. Zagađenje emitovano iz
dimnjaka TE prenosi se u značajnom opsegu na veće udaljenosti pri čemu visina
dimnjaka TE i uticaj meteoroloških faktora i karakteristike terena dovode do efekta
dispergovanja zagađujućih materija u područje šireg obuhvata usljed čega se smanjuje
njihova koncentracija u velikom broju pojedinačnih receptora u posmatranom
domenu, kao i broj prekoračenja granica ocjenjivanja sa aspekta zaštite zdravlja ljudi i
ekosistema. Navedeno se ne odnosi na epizode pojave atmosferske inverzije i
akcidentni režim rada TE.
3. Primjena matematičkog CALPUFF modela u analizi zagađenja
vazduha u opštini Pljevlja ukazuje na značajno opterećenje urbane sredine emisijama
NO2 i PM10,uzimajući u obzir činjenicu da su kod emisija NO2 ustanovljena
prekoračenja granica ocjenjivanja i granične vrijednosti, a kod emisija PM10
prekoračenja gornje granice ocjenjivanja i granične vrijednost. Kod emisija SO2 nije
došlo do prekoračenje propisanih granica ocjenjivanja i granične vrijednosti.
4. Primjenom matematičkog CALPUFF modela nije ustanovljeno
prekoračenje dozvoljene granične vrijednosti za sumpor(IV)-oksid (SO2) na području
opštine Pljevlja.
Analiza rezultata dobijenih primjenom odabranih scenarija emisije SO2 ukazuje
da SO2 emitovan iz TE, kao centralnog tačkastog izvora zagađenja na području
opštine Pljevlja, ne utiče dominantno u regularnom režimu rada TE na zagađenje u
urbanom području opštine. Obzirom na visinu dimnjaka TE i uticaj meteoroloških
faktora i karakteristike terena, SO2 emitovan iz TE prenosi se u značajnoj mjeri na
veće udaljenosti. Takođe, u određenoj mjeri dolazi do prenošenja i depozicije SO2 u
urbanom području opštine Pljevlja. Međutim, u tom kontekstu značajan je efekat
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
78
dispergovanja zagađujuće materije u područje šireg obuhvata usljed čega se smanjuje
koncentracija SO2 u velikom broju pojedinačnih receptora u posmatranom domenu,
kao i broj prekoračenja granica ocjenjivanja SO2 sa aspekta zaštite zdravlja ljudi.
Takođe, utvrđene niske vrijednosti koncentracija SOx na području NP
„Durmitor”, a visoke vrijednosti na izvoru emisije, ukazuju da se SO2 emitovan iz TE
prenosi u područje šireg obuhvata, usljed čega se smanjuje koncentracija zagađujuće
materije u velikom broju pojedinačnih receptora u urbanom području.
Navedene ocjene se ne odnose na epizode inverzije. Rezultati dobijeni
primjenom matematičkog CALPUFF modela ukazuju na izražen porast uticaja emisija
SO2 iz TE na zagađenje vazduha u urbanom području u slučajevima specifičnih
meteoroloških uslova koji uslovljavaju pojavu atmosferske inverzije.
Analiza rezultata dobijenih primjenom odabranih scenarija emisije SO2 ukazuje
da je glavni uzrok zagađenja vazduha u urbanom području opštine Pljevlja
oslobađanje ove zagađujuće materije iz kotlarnica i individualnih ložišta za
zagrijavnje. Pored rezultata dobijenih primjenom matematičkog CALPUFF modela,
navedeno potvrđuje i analiza odnosa koncentracija SO2 iz pojedinih izvora emisije
proračunatih u Inventaru zagađivača vazduha za period od 1990-2009. godine u Crnoj
Gori. S tim u vezi, zaključuje se da su uz TE kao tačkasti izvor, kotlarnice i
individualna ložišta, u kojim sagorijeva ugalj za potrebe zagrijavanja javnih institucija
i domaćinstava, vodeći izvori emisija SO2 u urbanom i širem području opštine
Pljevlja.
Vertikalna prostorna raspodjela SOx ukazala je na opravdanost analize
prenošenja SO2 na područje NP “Durmitor”, kao područje koje se nalazi na većoj
udaljenosti od centralnog izvora emisije ove zagađujuće materije. Analiza rezultata
dobijenih primjenom odabranih scenarija emisije SO2 na područje NP “Durmitor”
ukazuje da emisije SO2 iz TE u odnosu na ukupne emisije SO2 iz svih izvora
zagađenja prisutnih u posmatranom domenu koji uključuje urbano područje opštine
Žabljak (smjer istok-zapad analiziran je u širini od 105 km, a smjer sjever-jug
analiziran u dužini od 72 km) doprinose zagađenju NP „Durmitor” u opsegu od 98 %.
Obzirom da utvrđeni nivo emisija SO2 na području NP “Durmitor” ne prelazi granice
ocjenjivanja i granične vrijednosti, isti ne utiče na zdravlje ljudi i na zaštitu i očuvanje
vrijednih ekosistema koji se nalaze na ovom području.
5. Uticaj emisija PM10 na urbano područje opštine Pljevlja je značajan što
potvrđuju rezultati dobijeni primjenom matematičkog CALPUFF modela u skladu sa
kojim dolazi do prekoračenja gornje granice ocjenjivanja i granične vrijednost za
PM10. Uticaj je posebno izražen u akcidentnim situacijama i u slučajevima inverzije.
Analiza rezultata dobijenih primjenom odabranih scenarija emisije PM10 iz TE,
kao centralnog tačkastog izvora zagađenja na području opštine Pljevlja, ukazuje da
TE u regularnom režimu rada ne utiče dominantno na zagađenje vazduha urbanog
područja opštine.
PM10 emitovane iz TE u Pljevljima prenose se u značajnoj mjeri na veće
udaljenosti, ali dolazi i do prenošenja i dispergovanja ove zagađujeće materije u
urbanom području opštine Pljevlja. Efekat dispergovanja emitovane količine
zagađujuće materije u području šireg obuhvata uslovljava smanjenje vrijednosti
koncentracija PM10 u velikom broju pojedinačnih receptora u posmatranom domenu.
Prenošenju emisija PM10 iz TE na veće udaljenosti značajno doprinosi visina
dimnjaka TE, meteorološki faktori i morfologija terena.
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
79
Analogno zaključku izvedenom kod analize emisija SO2, i kod analize emisija
PM10,utvrđene niske vrijednosti koncentracija PM10 na području NP „Durmitor”, a
visoke vrijednosti na izvoru emisije, takođe, ukazuju da se ova zagađujuća materija
emitovana iz TE prenosi u područje šireg obuhvata, usljed čega se smanjuje
koncentracija zagađujuće materije koja dospijeva do velikog broja pojedinačnih
receptora u urbanom području.
Navedene ocjene se ne odnose na epizode atmosferske inverzije. Dobijeni
rezultati ukazuju na porast uticaja emisije PM10 iz TE na urbano područje u
slučajevima specifičnih meteoroloških uslova koji uslovljavaju pojavu atmosferske
inverzije.
Ostali tačkasti, površinski i linijski izvori, u značajnoj mjeri uzrokuju zagađenje
vazduha urbanog područja emisijama PM10 .Pri tom je udio zagađenja uzrokovanog
emisijama PM10 usljed sagorijevanja goriva u individualnim ložištima i kotlarnicama
znatno veći u odnosu na zagađenje uzrokovano emisijama usljed sagorijevanja goriva
u motorima sa unutrašnjim sagorijevanjem. Pored rezultata dobijenih primjenom
matematičkog CALPUFF modela, navedeno potvrđuje i analiza odnosa koncentracija
PM10 iz pojedinih izvora emisije proračunatih u Inventaru zagađivača vazduha za
period od 1990-2009. godine u Crnoj Gori.
Odnos proračunate vrijednosti srednje godišnje koncentracije PM10 na području
NP „Durmitor” i granica ocjenjivanja sa aspekta zaštite zdravlja i vegetacije, ukazuje
da prisutni nivo PM10 ne utiče na zdravlje ljudi na području NP „Durmitor”, kao ni na
vrijedne ekosisteme koji se nalaze na ovom području. Pri tom emisije PM10 iz TE u
odnosu na emisije PM10 iz svih ostalih izvora prisutnih u posmatranom domenu koji
uključuje urbano područje opštine Žabljak (smjer istok-zapad analiziran je u širini od
105 km, a smjer sjever-jug analiziran u dužini od 72 km) doprinose utvrđenom malom
nivou zagađenja sa udjelom od 97 %.
6. Primjena matematičkog CALPUFF modela pokazuje da je uticaj
emisije azot(IV)-oksida (NO2) na urbano područje opštine Pljevlja značajan obzirom
da je došlo do prekoračenje granica ocjenjivanja i granične vrijednoti emisija NO2.
Dobijeni rezultati, takođe, ukazuju na porast uticaja emisija NO2 iz TE na urbano
područje u slučajevima specifičnih meteoroloških uslova koji uslovljavaju pojavu
inverzije.
Analize rezultata dobijenih primjenom odabranih scenarija emisije NO2, ukazuju
da NO2 emitovan iz TE ne utiče dominantno u regularnom režimu rada TE na
zagađenje urbanog područja opštine Pljevlja, već značajan udio ima kumulativni
uticaj ostalih tačkastih, površinskih i linijskih izvora koji se nalaze u urbanom
području. Pri tom analiza vrijednosti emisija NO2 iz tačkastih, površinskih i linijskih
izvora ukazuje da je TE tačkasti izvor sa najvećom vrijednošću emisija NO2, odnosno
saobraćaj sa aspekta generisanja zagađenja iz površinskih i linijskih izvora.
NO2 emitovan iz TE prenosi se u značajnoj mjeri na veće udaljenosti, ali dolazi
i do prenošenja i dispergovanja ove zagađujeće materije u urbanom području opštine
Pljevlja. Usljed prenošenja zagađujeće materije na šire područje smanjuje se
koncentracija zagađujuće materije u velikom broju pojedinačnih receptora u
posmatranom domenu.
Takođe, utvrđene niske vrijednosti koncentracija NO2 na području NP
„Durmitor”, a visoke vrijednosti na izvoru emisije, ukazuju da se ova zagađujuća
materija emitovana iz TE prenosi u područje šireg obuhvata, usljed čega se smanjuje
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
80
koncentracija zagađujuće materije u velikom broju pojedinačnih receptora u urbanom
području.
Primjenom matematičkog CALPUFF modela izvršen je i proračun vrijednosti
koncentracija NOx na području NP „Durmitor”. Rezultati ukazuju na nisku
koncentraciju NOx koja je značajno ispod granica ocjenjivanja. Pri tom emisije NOx iz
TE u odnosu na emisije NOx iz svih ostalih izvora prisutnih u posmatranom domenu
koji uključuje urbano područje opštine Žabljak (smjer istok-zapad analiziran je u širini
od 105 km, a smjer sjever-jug analiziran u dužini od 72 km) doprinose utvrđenom
nivou zagađenja sa udjelom od 98 %.
7. Prednost primjene matematičkog CALPUFF modela u akcidentnim
situacijama ogleda se u činjenici da se na taj način omogućava brzo i efikasno
djelovanje zasnovano na proračunu koncentracija zagađujućih materija uz
istovremenu obradu podataka koji se odnose na morfologiju terena i meteorološke
karakteristike, zahvaljujući performansama procesorskih komponenti MM5 i
CALMET. Takođe CALPUFF model pokazuje odlične performanse sa aspekta
vremena potrebnog za pokretanje modela, obzirom da potrebno vrijeme za pokretanja
modela pri obradi baze meteoroloških podataka koja se odnosi na 365 dana u godini
iznosi 2 h.
Meteorološke karakteristike atmosfere i morfološke karakteristike terena imaju
dominantan uticaj na pravac prenošenja zagađujućih materija. U akcidentnim
režimima rada, uz nepovoljan smjer vjetra, i stabilnu atmosferu, visoke koncentracije
emitovanih zagađujućih materija prenose se i zadržavaju u urbanom području,
uzrokujući negativne impakte na zdravlje čovjeka i ekosisteme. Poređenje
maksimalnih jednočasovnih srednjih koncentracija koje su dostignute u posmatranim
vremenskim intervalima na dane 14. 04. i 15.04.2011. godine, u akcidentnom režimu
rada TE, sa granicama ocjenjivanja, ukazuje na izražen porast koncentracije SO2,
PM10 i NO2 u urbanom području u akcidentnom režimu rada TE.
8. Uzimajući u obzir prethodno navedeno, preporučuje se upotreba
matematičkog CALPUFF modela zasebno ili kao dopuna programu praćenja kvaliteta
vazduha koji je zasnovan na analitičkim mjerenjima u realnom vremenu, kako sa
aspekta dobijanja podataka od značaja za planiranje i sprovođenje mjera zaštite i
unaprjeđenja kvaliteta vazduha, tako i sa aspekta efikasnosti i efektivnosti rada i
racionalizacije troškova praćenja i izvještavanja o stanju životne sredine.
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
81
6. LITERATURA
1. Scire, J. S., Strimaitis, D.G., Yamartino R.J., A User`s Guide for the CALPUFF
Dispersion Model. Concorrd: Earth Tech, Inc, 2000.
2. Pfendt, P., Hemija životne sredine, I deo. Beograd: Zavod za udžbenike, 2009.
3. Bedeković, G. i Salopek, B., Zaštita zraka. Zagreb: Sveučilište u Zagrebu,
Rudarsko-geološko-naftni fakultet, 2010.
4. Villa, S. and Trozzi, C., Strat up Environmnetal Governnace System and Support
to Air Quality Management: Air Quality Moddeling. Rome: Techne Consulting
s.r. l., 2011.
5. Villa, S. and Trozzi, C., Strat up Environmnetal Governnace System and Support
to Air Quality Management: Emissions Projections. Rome: Techne Consulting
s.r. l., 2011.
6. Leonardi, C. et al., Strat up Environmnetal Governnace System and Support to
Air Quality Management: LRTAP National Inventory 1990-2009. Rome: Techne
Consulting s.r. l., 2011.
7. Villa, S. and Trozzi, C., Technical assistance for implementing European
Legislation on air quality: Air Quality Moddeling. Rome: Techne Consulting s.r.
l., 2011.
8. Turner, D.B., Workbook of atmospheric dispersion estimates. Cinncinati,
Ohio:U.S.Department of Health, Education and Welfare, Environmental Health
Service, 1970.
9. Wang, L., Parker, D. B., Parnell, C. B., Lacey, R. E., Shaw B. W., Comparison of
CALPUFF and ISCST3 models for predicting downwind odor and source
emission rates. Atmospheric Environment 40, pp. 4663–4669, 2006.
10. Walcek, C.J., Explicitily accounting for wind share. New York: Atmospheric
Sciences Research Center, State University of New York, 2006.
11. Veigele, Wm. J., Derivation of the Gaussian Plum Model. Santa Barbara: Journal
of the Air Pollution Control Association, Volume 28, No 11, pp. 1139-1141,1978.
12. Konopka, P., Gaussian solutions for anisotropic diffusion in linear shear flow.
Thermo-dyn 20, 78-91, 1995.
13. EMEP/EEA, Air Pollutant Emission Inventory Guidebook, 2009.
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
82
14. IPCC, Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories, 2006.
15. Stojanović, R., Škraba, A., Berkowicz S., De Amicis R., Elhanani, D., Conti, G.
and Kofjač, D., GIS-based Simulation and Decision Making System for Air
Pollution Emergency Management. Podgorica: NATO's Public Diplomacy
Division in the framework of »Science for Peace« project GEPSUS SfP 983510,
2012.
16. Stojanović. R., Škraba, A., De Amicis, R., Conti G., Elhanani, D., Berkowitz S.,
Knežević, J., Nikolić, G., Vujačić, I., and Djurašković, P., Development of Real
Time Response System for Air Pollution Dispersion Accidents in Urban Areas.
16th International Symposium on Environmental Pollution and its Impact on Life
in the Mediterranean Region, September 24 to 27, 2011, Ioannina , Greece, 2011.
17. De Amicis, R., Stojanović, R. and Conti, G., Geospatial Visual Analytics–
Geographical Information Processing and Visual Analytics for Environmental
Security, Springer, 2009.
18. Stojanović, R., Škraba, A., De Amicis, R., Conti, G., Elhanani, D. and
Berkowicz, S., Integration of System Simulation and Geographical Information
Processing for the Air-Pollution Emergency Situations Control and Decision
Making. Inter Symp 2011, Baden Baden, Germany, 2011.
19. Tuhtar, D., Zagađenje zraka i vode. Sarajevo: Zavod za udžbenike i nastavna
sredstva, 1990.
20. Đuković, J. i Bojanić, V., Aerozagađenje: Pojam, stanje, izvori, kontrola i
tehnološka rješenja. Banja Luka: D.P. Institut zaštite i ekologije, 2000.
21. Marković, D. et al., Fizičkohemijski osnovi zaštite životne sredine, Knjiga II,
Izvori zagađivanja, posledice i zaštita. Beograd: Univerzitet u Beogradu, 1996.
22. Mihailović, D.T., Osnove meteoroloških osmatranja i obrade podataka. Novi
Sad: Poljoprivredni fakultet, 1998.
23. Milošević, M. i Vitorović Lj., Osnovi toksikologije sa elementima
ekotoksikologije. Beograd: Naučna knjiga, 1992.
24. Agencija za zaštitu životne sredine Crne Gore, Program kontrole kvaliteta
vazduha. U: Agencija za zaštitu životne sredine Crne Gore, Izvještaj o stanju
životne sredine za 2009. godinu. Podgorica: Agencija za zaštitu životne sredine,
https://www.epa.org.me/, 2009.
25. Agencija za zaštitu životne sredine Crne Gore, Program kontrole kvaliteta
vazduha. U: Agencija za zaštitu životne sredine Crne Gore, Izvještaj o stanju
životne sredine za 2010. godinu. Podgorica: Agencija za zaštitu životne sredine,
https://www.epa.org.me/, 2010.
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
83
26. Dvokut pro, Laboratorija za arhitektonsku fiziku i zaštitu okoliša, Izvještaj o
ispitivanju emisije u vazduh iz postrojenja za sagorijevanje na lokalitetu TE u
Pljevljima. Pljevlja: Elektroprivreda Crne Gore A.D. Nikšić, TE „Pljevlja”, 2011.
27. Zakona o zaštiti vazduha ("Službeni list CG", broj 25/10).
28. Uredba o utvrđivanju vrsta zagađujućih materija, graničnih vrijednosti i drugih
standarda kvaliteta vazduha ("Službeni list CG", br. 45/2008 od 31.7.2008.
godine).
29. Uredba o maksimalnim nacionalnim emisijama određenih zagađujućih materija
("Sl. list Crne Gore", br. 03/12 od 13.01.2012).
30. Pravilnik o načinu i uslovima praćenja kvaliteta vazduha ("Sl. list Crne Gore",
br. 21/11 od 21.04.2011).
31. Direktiva 96/62/EC Evropskog Savjeta od 27. septembra 1996. o procjeni i
upravljanju kvalitetom vazduha u životnoj sredini.
32. Direktiva 1999/30/EC o graničnim vrijednostima za SO2, NO2 i NOx, čestice i
olova u vazduhu.
33. Direktiva 2000/69/EC o graničnim vrijednostima za benzen i ugljenmonoksid u
vazduhu.
34. Direktiva 2004/107/EC o arsenu, kadmijumu, živi, niklu i policikličnim
aromatičnim ugljovodonicima u vazduhu.
35. Okvirna Direktiva 2008/50/EC o kvalitetu vazduha i čistijem vazduhu u Evropi
koja je usvojena 15. aprila 2008. god. kojom su obuhvaćene sve prethodno
nabrojane Direktive, osim Direktive 2004/107/EC o arsenu, kadmijumu, živi,
niklu i policikličnim aromatičnim ugljovodonicima u vazduhu.
36. Zhou, Y., Levy J.I., Hammitt, J.K. and Evans, J.S., Estimating population
exposure to power plant emissions using CALPUFF: A case study in Beijing,
China. Elsevier: Atmospheric Environment, pp. 815-826, 2003.
37. Hao J., Wang L., Shen, M., Li L. and Evans, J. Air quality impacts of power plant
emissions in Beijing. Elsevier: Environmental Pollution, pp. 401-408, 2007.
38. Levy, J.I, Spengler, J.D., Hlinka, D., Sullivan, D., Moon, D. Using CALPUFF to
evaluate the impacts of power plant emission in Illinois: model sensitivity and
implications. Atmospheric Environment, Vol 36, pg 1063–1075, 2001.
39. Ames, M.R., Zemba, S.G., Yamartino, R.J., Valberg, P.A., Green,
L.C.,Comments on: Using CALPUFF to evaluate the impacts of power plant
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
84
emission in Illinois: model sensitivity and implications. Atmospheric
Environment, Vol 36, pg 2263–2265, 2002.
40. Heydenrych, C., Cudmore, R., Gimson, N., Revell, M., Fisher, G. and Zawar -
Reza P., CALPUFF model validation in New Zealand, methodology and issues.
Takapuna: Foundation for Science and Technology, Kingett Mitchel Limited,
2005.
41. USEPA, 40 CFR Part 51: Revision to the Guideline on Air Quality Models:
Adoption of the Preferred Long Range Transport Model and other Revisions:
Final Rule, http://www.epa.org.gov/scram001/rulemaking, 2003.
42. USEPA, Summary of public comments and EPA responses, 7th Conference on air
quality modeling Washington D.C, USEPA, 12 Research Triangle Park, NC,
EPA-458/R-98-019, http://www.epa.gov/scram001, 2003.
43. USEPA, A comparison of CALPUFF with ISC3, USEPA, Research Triangle
Park, NC, EPA-458/R-98-020, http://www.epa.gov/scram001. 1998.
44. USEPA, Analyses of the CALMET/CALPUFF modeling system in a screening
mode, USEPA, Research Triangle Park, NC,EPA-458/R-98-010,
http://www.epa.gov/scram001.1998.
45. Earth Tech, CALPUFF/MM5 study report, Final Report prepared for State of
Alaska. Concord: Earth Tech, http://www.dec.state.ak.us/air/, 2003.
46. Bennett, M.J, Yansura, M.E, Iornyik, I.G., Nall, J.M., Caniparoli, D.G. and
Ashmore C.G., Evaluation of the CALPUFF Long-range Transport Screening
Technique by Comparison to Refined CALPUFF Results for several Power
Plants in Both the Eastern and Western United States. Proceedings of the Air &
Waste Management Association's 95th Annual Conference, June 23-27, 2002;
Baltimore, MD. Paper 43454, 2002.
47. Junge, C.E., Air Chemistry and Radioactivity. Academic Press, New York, 1963.
48. Crutzen, P.J., Arnold, F.: Nitric and Cloud formation in the cold Antartic
stratosphere: a major cause for springtime „ozone hole“. Nature 324, 651-655
(1986).
49. Eisenberg, P. & Pond,H.L., Water tunnel investigations of steadystate cavities.
David Taylor Model Basin Report, no. 668, 1948.
50. Taylor, G.I., “Diffusion by continuous movements,” Proc. London Math. Soc.,
Ser.2(20):196-211, 1921.
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
85
51. Briggs, G.A., „Some recent analyses of plume rise observations of plume rise
observations", in Proceedings of the Second International Clean Air Congress, H.
M. Englund and W. T. Berry, Eds., academic Press, New York, 1029-1032, 1971.
52. Briggs, G. A., “Plume rise predictions” in Lectures on Air Pollution and
Environmental Impact Analysis, D. A. Haugen, ed., American Meteorological
Society, Boston (59-111), 1975.
53. Briggs, G. A., "Plume rise and buoyancy effects," in Atmospheric Science and
Power Production. D. Randerson, Ed., DOE/TIC-27601, U.S. Dept. of Energy,
327-366, 1984.
54. Briggs, G. A., “Analysis of diffusion field experiments”. Lectures on Air
Pollution.106 Modeling, A. Venkatram and J.C. Wyngaard, Eds., Amer. Meteor.
Soc., Boston, 63-117, 1988.
55. Briggs, G. A., "Plume dispersion in the convective boundary layer“. Part II:
Analyses of CONDORS field experiment data," J. Applied Meterol., 32:1388-
1425, 1993.
56. Gifford, F.A., “Atmospheric dispersion models for environmental pollution
applications”. Lectures on Air pollution and Environmental Impact Analyses,
D.A. Haugen, Ed., Amer. Meteor. Soc., Boston, 35-58, 1975.
57. Gifford, F.A., "Statistical properties of a fluctuating plume dispersion
model".Advances in Geophysics, Academic Press, 6:117-138, 1959.
58. Hanna, S.R., “Lateral turbulence intensity and plume meandering during stable
conditions,” J. Appl. Meteorol, 22: 1424-1430, 1983.
59. Hanna, S.R., J.C. Weil, and R.J. Paine, Plume Model Development and
Evaluation–Hybrid Approach, EPRI Contract No. RP-1616-27, prepared for the
Electric Power Research Institute, Palo Alto, CA, 1986.
60. Hanna, S.R., and R.J. Paine, "Hybrid Plume Dispersion Model (HPDM)
development and evaluation," J. Appl. Meteor., 28: 206-224, 1989.
61. Hanna, S.R. and Chang, J.S., “Modification of the Hybrid Plume Dispersion
Model (HPDM) for urban conditions and its evaluation using the Indianapolis
data set“, Volume III: Analysis of urban boundary layer data,” Report for EPRI,
Palo Alto, CA, EPRI Project No. RP-02736-1, 1991.
62. Hanna, S.R., and Chang, J. C., “Hybrid Plume Dispersion Model (HPDM),
improvements and testing at three field sites”. Atmos. Environ., 27A:1491-1508,
1993.
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
86
63. Hayes, S.R., and Moore, G.E., “Air quality model performance: a comparative
analysis of 15 model evaluation studies”. Atmos. Environ., 20: 1897—1911,
1986.
64. Pasquill, F., Smith, F.R., Atmospheric Diffusion, third edition, John Wiley & Sons
Inc., New York, pp. 440, 1983.
65. Turner, D.B., T. Chico and Catalano, J., TUPOS—A Multiple Source Gaussian
Dispersion Algorithm Using On-site Turbulence Data, EPA/600/8-86/010. US
EPA, Research Triangle Park, NC, 39 pp., 1986.
66. Weil, J. C. and Brower, R. P., Estimating convective boundary layer parameters
for diffusion applications. Report No. PPSP-MP-48, Maryland Power Plant Siting
Program, Maryland Department of Natural Resources, Baltimore, MD, 45pp.,
1983.
67. Weil, J.C. and Brower, R.P., “An updated gaussian plume model for tall stacks”
J. Air Poll.. Control Assoc., 34: 818-827, 1984.
68. Weil J.C., “Updating applied diffusion model”. J. Clim. and App. Meteor., 24
(11): 1111-1130, 1985.
69. Weil, J.C., Corio, L.A. and Brower, R. P., "Dispersion of buoyant plumes in the
convective boundary layer," Preprints 5th Joint Conference on Applications of
Air Pollution Meteorology, Amer. Meteor. Soc., Boston, 335-338, 1986.
70. Weil, J.C., "Dispersion in the convective boundary layer" in Lectures on Air
Pollution Modeling. A. Venkatram and J.C. Wyngaard, Eds., Amer. Meteor. Soc.,
Boston, 167-227, 1988.
71. Weil, J.C., "A diagnosis of the asymmetry in top-down and bottom-up diffusion
using a Lagrangian stochastic model". J. Atmos. Sci., 47:501-515, 1990.
72. Weil J.C., "Updating the ISC model through AERMIC", in Proceedings 85th
Annual Meeting of Air and Waste Management Association. 92-100.11, Air and
Waste Management Association, Pittsburgh, 1992.
73. Weil, J.C., Corio, L.A. and Brower, R.P, “A PDF dispersion model for buoyant
plumes in the convective boundary layer”. J. Appl. Meteor., 36:982-1003, 1997.
74. Perry, S.G., Burns, D.J., Adams, L.H., Paine, R.J., Dennis, M.G., Mills, M. T.,
Strimaitis, D.G., Yamartino, R.J., Insley, E.M., User’s Guide to the Complex
Terrain Dispersion Model PlusAlgorithms for Unstable Situations (CTDMPLUS)
Volume 1: Model Description and User.110 Instructions, EPA/600/8-89/041.
U.S. Environmental Protection Agency, Research Triangle Park, NC, 196 pp.,
1989.
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
87
75. Perry, S. G., "CTDMPLUS: A dispersion model for sources in complex
topography. Part I: Technical formulations". J. Appl. Meteor., 31:633-645, 1992.
76. Perry, S.G., Cimorelli,A,J., Lee, R.F., Paine,R.J, Venkatram, A., Weil, J.C, and
Wilson, R.B., “AERMOD: A dispersion model for industrial source
applications,” in Proceedings 87 TH Annual Meeting Air and Waste
Management Association, 94-TA23.04. Air and Waste Management Association,
Pittsburgh, PA, 1994.
77. U.S. Environmental Protection Agency, Protocol for Determining the Best
Performing Model , EPA-454/R-92-025. U.S. Environmental Protection Agency,
Research Triangle Park, 2 NC, 1992.
78. U.S. Environmental Protection Agency, SCREEN3 User’s Guide, EPA-454/B-95-
004. U.S. Environmental Protection Agency, Research Triangle Park, NC, (NTIS
No. PB 95-222766), 1994.
79. U.S. Environmental Protection Agency, User's Guide for the Industrial Source
Complex Terrain (ISCT3) Dispersion Models (revised) Volume I-User
Instructions EPA-454/b-95-003a. U.S. Environmental Protection Agency,
Research Triangle Park, NC,1995.
80. Website: http://gcmd.nasa.gov/records/CALPUFF.html.
81. Website:http://www.rrcap.unep.org/male/manual/national/04Chapter4.pdf
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
88
7. PRILOZI
7.1. PRILOG 1: INVENTAR EMISIJA ZAGAĐIVAČA
VAZDUHA
Inventar emisija zagađivača vazduha za period od 1990-2009. godine u Crnoj
Gori je izvor podataka o koncentracijama SO2, PM10 i NO2 iz TE u Pljevljima koje su
korišćene kao ulazne veličine za analizu zagađenja vazduha u kontekstu projekcije
prenošenja (disperzije) zagađujućih materija primjenom matematičkog CALUFF
modela u okviru ovog magistarskog rada. Isti sadrži podatke o emisijama zagađujućih
materija iz različitih izvora na godišnjem nivou, uključujući procjenu emisija koje
nastaju kao posljedica aktivnosti u različitim sektorima ekonomije, kao i podatke
relevantne za pripremu inventara gasova sa efektom staklene bašte u okviru Prve
nacionalne komunikacije proračunate shodno zahtjevima Okvirne konvencije
Ujedinjenih nacija o promjeni klime (UN FCCC). Za proračun emisija iz TE korišćeni
su ulazni podaci koje je zvanično dostavila Elektroprovreda Crne Gore.
Inventar emisija zagađivača vazduha za period od 1990-2009. godine u Crnoj
Gori je izvor podataka i za emisije SO2, PM10 i NO2 iz ostalih relevantnih tačkastih
izvora zagađenja u opštini Pljevlja: Rudnika Uglja i Vektre Jakić, pri čemu je
proračun koncentracija izveden na osnovu zvaničnih podataka koje su dostavili ovi
privredni subjekti. U tabeli 1 ovog Priloga dat je pregled emisija SO2, PM10 i NO2 iz
tačkastih izvora zagađenja u opštini Pljevlja.
Inventar emisija zagađivača vazduha za period od 1990-2009. godine u Crnoj
Gori takođe je izvor podataka i za emisije SO2, PM10, i NO2 iz površinskih i linijskih
izvora zagađenja. U tabeli 2 dat je pregled emisija SO2, PM10 i NO2 iz površinskih i
linijskih izvora zagađenja koji se nalaze u opštini Pljevlja.
Tabela 1. Emisije iz tačkastih izvora zagađenja u Pljevljima korišćene za projekcije
prenošenja zagađujućih materija primjenom CALUFF modela, izražene u
Mg/godini
Tačkasti izvori NO2 PM10 SO2
Rudnik uglja 253,14 3,45 16,24
Termoelektrana 1549,00 2680,00 5541,00
Vektra Jakić 1,13 1,92 10,76
JKP 0,88 129,21 2,54
Ukupne emisije
(Mg/god)
1804,14 2814,58 5570,53
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
89
Tabela 2. Emisije iz površinskih i linijskih izvora zagađenja u Pljevljima korišćene za
projekcije prenošenja zagađujućih materija primjenom CALUFF modela,
izražene u Mg/godini
Sektorske aktivnosti NO2 PM10 SO2
Poljoprivreda 2,89 0,14 0,33
Trošenje automobilskih guma i kočnica 0,00 1,44 0,00
Sagorijevanje u kotlarnicama, gasnim turbinama i
stacionarnim motorima
2,14 17,23 17,24
Postrojenja u institucijama i za komercijalne svrhe 17,33 6,17 73,14
Kulture koje se uzgajaju uz primjenu vješt. đubriva 0,00 31,24 0,00
Kulture koje se uzgajaju bez primjene vješt. đubriva 0,00 73,87 0,00
Šumski i požari izazvani na površinama sa ostalom
vegetacijom
0,02 2,92 0,00
Teška motorna vozila > 3.5 t i autobusi 100,48 4,50 0,55
Industrija 13,33 0,85 0,04
Laka motorna vozila < 3.5 t 15,52 0,90 0,08
Đubrenje za potrebe dobijanja organskih proizvoda 0,00 11,73 0,00
Motocikli > 50 cm3 0,19 0,01 0,00
Sagorijevanje slame, strnike 0,05 0,14 0,01
Putnička vozila 68,74 9,86 0,71
Postrojenja u sektoru poljoprivrede i šumarstva 0,28 0,09 2,10
Prerada drveta, papirne pulpe, hrane, pića i drugih
industrijskih proizvoda
0,00 0,66 0,00
Kontaktni procesi 0,28 0,00 0,07
Postrojenja u objektima za stanovanje
(individualna ložišta)
22,62 122,79 68,60
Abrazija saobraćajnica usljed kretanja vozila 0,00 0,95 0,00
Habanje guma usljed trenja o podlogu 0,00 1,11 0,00
Odlaganje čvrstog otpada 0,00 0,00 0,00
Ukupna emisija (Mg/godini) 243,88
286,59 162,87
Najveći udio emisija zagađujućih materija odnosi se na emisije iz TE koje
uključuju i emisije sumpor(IV)-oksida, oksida azota, suspendovanih čestica (PM10 i
PM2.5), ugljen(II)-oksida i ugljen(IV)-oksida.
Emisije ostalih zagađujućih materija iz TE su procijenjene primjenom
odgovarajućih emisionih faktora. Primijenjeni faktori su koherentni sa onim koje
preporučuje EMEP/EEA Vodič za inventar emisija zagađujućih supstanci vazduha iz
2009. godine.
Emisije sa kopnenih puteva, kao linijskih izvora, procijenjene su primjenom
SETS.COM modela koji je razvijen proširivanjem i prilagođavanjem CORINAIR
metodologije Evropske komisije potrebama na lokalnom novou, shodno ažuriranju
koje je sprovedeno u okviru MEET projekta Evropske komisije (Metodologija za
procjenu emisija zagađujućih supstanci u vazduh iz saobraćaja). Posljednjim
ažuriranjem COPRET IV metodologije omogućeno je preciznije proračunavanje
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
90
emisija zagađujućih materija, kao i detaljnije proračunavanje emisija zagađujućih
materija koje se oslobađaju pri kočenju i trenju guma i habanju površine puta.
Podaci o broju i stanju vozila dostavljeni su od strane Ministarstva unutrašnjih
poslova i javne administracije. Za proračun emisija zagađujućih supstanci iz
površinskih izvora, ulazni podaci su prikupljeni iz izvora koji su navedeni u tabeli 3.
Tabela 3. Ulazni podaci za proračun emisija zagađujućih materija iz površinskih
izvora
Izvor podataka
Institucija
Zahtijevani ulazni podaci
Ministarstvo oodrživog razoja i
turizma
Produkovanje otpada i upravljanje
otpadom
Ministarstvo ekonomije Energetski bilans
MONSTAT Poljoprivredno zemljište i
poljoprivredni proizvodi; stočna
hrana; industrijski proizvodi
Potrošačke usluge Boje za štampanje, rastvarači i
lakovi
laklakovi
Kako se potrošnja goriva koja se navodi u okviru energetskog bilansa odnosi na
nacionalni nivo bilo je potrebno napraviti određene aproksimacije kako bi se
omogućilo prevođenje podataka na lokalni nivo. Za tu svrhu korišćeni su podaci iz
Strategije razvoja energetike Crne Gore do 2025. godine.
Procjena emisija isparljivih organskih jedinjenja (VOC) iz šumskih ekosistema
je izvršena primjenom AIRFOREST.COM, specifičnog modela razvijenog u skladu sa
EMEP/CORINAIR metodologijom.
Podaci za sve površinske i linijske izvore dobijeni su disagregacijom podataka
relevantnih za nacionalni nivo korišćenjem APEXGRID modula na osnovu preciznog
razmatranja prostorne distribucije podataka (npr. za zagrijavanje u domaćinstvima
izvršena je disagregacija podataka samo za urbano područje; proračunate su posebne
emisije na putevima npr. za put broj 8, itd.) i korigovanjem iste sa vremenskom
raspodjelom (npr. grijanje u domaćinstvima je razmatrano samo u mjesecima tokom
grejne sezone). Dodatno ove emisije su vertikalno distribuirane uzimajući u obzir
visinu raspodjele slojeva koja je tipična za pojedine aktivnosti (npr. za drumski
saobraćaj ispusti izduvnih gasova su na visini od 0,5 m, dok je za grijanje u
domaćinstvima karakteristično ispuštanje gasova iz dimnjaka na visini od 10 m itd.).
Za razliku od tog pristupa korišćenog za površinske i linijske izvore,
disagregacija podataka o emisijama zagađujućih materija iz tačkastih izvora vršena je
na način da se posmatra kontinuirana emisija u svakom času tokom godine. Razlog se
nalazi u činjenici da kompanije nijesu dostavile podatke kojim se potvrđuju varijacije
u emisijama, već isključivo ukupan nivo emisija na godišnjem nivou.
Tačkasti izvori su stacionarni izvori čije emisije prelaze utvrđene granične
vrijednosti koje su za potrebe obrade u okviru Inventara emisija zagađivača vazduha
na lokalnom nivou date u tabeli 4. Ukoliko su emisije ispod navedenih graničnih
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
91
vrijednosti, tada se ne govori o tačkastom već o površinskom izvoru zagađenja
(CORINAIR metodologija).
Tabela 4. Utvrđene granične vrijednosti zagađujućih materija iz tačkastih izvora za
potrebe inventara emisija zagađivača na lokalnom nivou
Zagađivač Granična vrijednost (Mg)
SOx 5
NOx 5
NMVOCs 5
PM2.5 5
PM10 5
CO 50
CO2 5000
Teški metali 50
Benzen 50
PAHs 50
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
92
7.2. PRILOG 2: GRANICE OCJENJIVANJA, GRANIČNE
VRIJEDNOSTI I GRANICE TOLERANCIJE ZA SO2, PM10 I
NO2
Uredbom o utvrđivanju vrsta zagađujućih materija, graničnih vrijednosti i
drugih standarda kvaliteta vazduha utvrđene su granične i ciljne vrijednosti, kao i
drugi standardi kvaliteta vazduha za zagađujuće materije obuhvaćene Aneksom I
Direktive 96/62/EC.
U tabelama datim u ovom prilogu sadržane su granice ocjenjivanja, granične
vrijednosti i granice tolerancije za SO2, PM10 i NO2 u odnosu na koje su analizirani
rezultati analize kvalitata vazduha dobijeni primjenom matematičkog CALPUFF
modela.
Tabela 1. Propisane granice ocjenjivanja za SO2
Gornje i donje granice ocjenjivanja SO2
gornja granica
ocjenjivanja
zaštita zdravlja dnevna srednja
vrijednost
75 μg/m3
(60% dnevne granične
vrijednosti)
ne smije se prekoračiti više
od 3 puta u toku godine
zaštita
ekosistema
godišnja srednja
vrijednost
12 μg/m3
(60% kritične
vrijednosti zimi)
donja granica
ocjenjivanja
zaštita zdravlja dnevna srednja
vrijednost
50 μg/m3
(40% dnevne granične
vrijednosti)
ne smije se prekoračiti
više od 3 puta u toku
godine
zaštita
ekosistema
godišnja srednja
vrijednost
8 μg/m3
(40% kritične
vrijednosti zimi)
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
93
Tabela 2. Propisane granične vrijednosti SO2 sa aspekta zaštite zdravlja ljudi
Tabela 3. Propisani kritični nivo SO2 sa aspekta zaštite ekosistema
Granične vrijednosti i granice tolerancije SO2 za zaštitu zdravlja ljudi
vrsta
zaštite
period usrednjavanja granična vrijednost granica
tolerancije
zaštita
zdravlja
jednočasovna srednja
vrijednost
350 μg/m3, ne smije se
prekoračiti više od 24 puta u
toku godine
nema
dnevna srednja
vrijednost
125 μg/m3, ne smije se
prekoračiti više od 3 puta u toku
godine
nema
Kritični nivo SO2 sa aspekta zaštite ekosistema
vrsta zaštite
period
usrednjavanja
kritični nivo granica tolerancije
zaštita ekosistema
godišnja srednja
vrijednost i zimska
srednja vrijednost
(l. oktobar–
31. mart)
20 μg/m3
nema
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
94
Tabela 4. Propisane granice ocjenjivanja za PM10
Tabela 5. Propisane granične vrijednosti PM10 sa aspekta zaštite zdravlja ljudi
Gornje i donje granice ocjenjivanja za suspendovane čestice PM10
gornja
granica
ocjenjivanja
zaštita zdravlja dnevna srednja
vrijednost
35 μg/m3
(70% granične vrijednosti)
ne smije se
prekoračiti
više od 35
puta u toku
godine
zaštita zdravlja godišnja srednja
vrijednost
28 μg/m3
(70% granične vrijednosti)
donja granica
ocjenjivanja
zaštita zdravlja dnevna srednja
vrijednost
25 μg/m3 (50% granične
vrijednosti)
ne smije se
prekoračiti
više od 35
puta u toku
godine
zaštita zdravlja godišnja srednja
vrijednost
20 μg/m3 (50% granične
vrijednosti)
Granične vrijednosti i granice tolerancije PM10 za zaštitu zdravlja ljudi
vrsta
Zaštite
period
usrednjavanja
granična
vrijednost granica tolerancije
rok za postizanje
granične
vrijednosti
zaštita
zdravlja
dnevna srednja
vrijednost
50 μg/m3, ne
smije biti
prekoračena
preko 35 puta
godišnje
100% na dan stupanja na snagu
ove uredbe, a smanjuje se svake
naredne godine za određeni
godišnji procenat dok se granica
tolerancije ne smanji na 0% do
2015. godine
2015. godina
godišnja srednja
vrijednost 40 μg/m
3
40% na dan stupanja na snagu
ove uredbe, a smanjuje se svake
naredne godine za određeni
godišnji procenat dok se granica
tolerancije ne smanji na 0% do
2015. godine
2015. godina
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
95
Tabela 6. Propisane granice ocjenjivanja za NO2 i NOx
Gornje i donje granice ocjenjivanja NO2 i NOx
gornja granica
ocjenjivanja
zaštita
zdravlja
jednočasovna
srednja
vrijednost
140 μg/m3
(70% granične vrijednosti)
ne smije se
prekoračiti više
od 18 puta u toku
godine
zaštita
zdravlja NO2
godišnja srednja
vrijednost
32 μg/m3
(80% granične vrijednosti)
zaštita
vegetacije
NOx
godišnja srednja
vrijednost
24 μg/m3
(80% kritične vrijednosti)
donja granica
ocjenjivanja
zaštita
zdravlja NO2
jednočasovna
srednja
vrijednost
100 μg/m3
(50% granične vrijednosti)
ne smije se
prekoračiti više
od 18 puta u toku
godine
zaštita
zdravlja NO2
godišnja srednja
vrijednost
26 μg/m3
(65% granične vrijednosti)
zaštita
vegetacije
NOx
godišnja srednja
vrijednost
19,5 μg/m3
(65% kritične vrijednosti)
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
96
Tabela 7. Propisane granične vrijednosti NO2 sa aspekta zaštite zdravlja ljudi
Tabela 8. Propisani kritični nivo NOx sa aspekta zaštite ekosistema
Granične vrijednosti NO2 za zaštitu zdravlja ljudi
vrsta
zaštite
period
usrednjavanja
granična vrijednost
zaštita
zdravlja
jednočasovna
srednja vrijednost
200 μg/m3, ne smije biti prekoračena više od 18
puta u toku godine
godišnja srednja
vrijednost 40 μg/m
3
Kritični nivo NOx sa aspekta zaštite ekosistema
vrsta zaštite
period
usrednjavanja
kritični nivo granica
tolerancije
zaštita
vegetacije
godišnja
srednja
vrijednost
(NO+NO2)
30 μg/m3
nema
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
97
7.3. PRILOG 3: UTICAJ PRENOŠENJA ZAGAĐUJUĆIH
MATERIJA NA PODRUČJE NP “DURMITOR”
U cilju analize uticaja prenošenja zagađujućih materija SO2, PM10 i NO2 iz
izvora emisije u urbanom području opštine Pljevlja na kvalitet vazduha na području
NP “Durmitor” primijenjen je matematički CALPUFF model u geografskom domenu
nepravilnog oblika: smjer istok-zapad analiziran je u širini od 105 km, dok je smjer
sjever-jug analiziran u dužini od 72 km. Primjenom matematičkog CALPUFF modela
u osnovnom i ukupnom scenariju izvršen je proračun maksimalnih jednočasovnih
srednjih vrijednosti koncentracija dostignutih na godišnjem nivou i godišnjih srednjih
vrijednosti koncentracija SO2, PM10 i NO2 koje su prikazane u tabelama 1-3 ovog
priloga.
Tabela 1. Osnovni i ukupni scenario, uticaj emisije SOx na područje NP „Durmitor”
Tabela 2. Osnovni i ukupni scenario, uticaj emisije PM10 na područje NP„Durmitor”
Uticaj emisije SOx na područje NP “DURMITOR”
Koncentracija osnovni scenario ukupni scenario
maksimalna jednosčasovna srednja vrijednost
koncentracije (µg/m3) dostignuta na godišnjem
nivou
12,043
12,231
godišnja srednja koncentracija (ug/m3) 0, 25 0, 25
Uticaj emisije PM10 na područje NP “DURMITOR”
Koncentracija osnovi scenario ukupni scenario
maksimalna jednosčasovna srednja vrijednost
koncentracije (µg/m3) dostignuta na godišnjem
nivou
2,163 2,182
godišnja srednja koncentracija (µg/m3) 0,17 0,18
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
98
Tabela 3. Osnovni i ukupni scenario, uticaj emisije NOx na područje NP „Durmitor”
Uticaj emisije NOx na područje NP “DURMITOR”
Koncentracija osnovi scenario ukupni scenario
maksimalna jednosčasovna srednja vrijednost
koncentracije ( µg/m3) dostignuta na godišnjem
nivou
9,998 10,264
godišnja srednja koncentracija ( µg/m3) 1, 24 1, 26
Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet
vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela
99
7.4. PRILOG 4: MAKSIMALNE JEDNOČASOVNE SREDNJE
KONCENTRACIJE SOX, PM10 i NOX U AKCIDENTNOM
REŽIMU RADA TE
Primjenom matematičkog CALPUFF modela u geografskom domenu obuhvata
40x40 km u slučaju akcidentnog režima rada TE na dane 14.04. i 15.04.2011. godine
proračunate su maksimalne jednočasovne srednje koncentracije zagađujućih materija
SOx, PM10 i NOx koje su prikazane u tabelama 1-3 ovog priloga.
Tabela 1. Prikaz maksimalnih jednočasovnih srednjih koncentracija (mjsk) SO2
u akcidentnom režimu rada TE, 14.04.2011. i 15.04.2011. godine
Tabela 2. Prikaz maksimalnih jednočasovnih srednjih koncentracija (mjsk) PM10
u akcidentnom režimu rada TE, 14.04.2011. i 15.04.2011. godine
Tabela 3. Prikaz maksimalnih jednočasovnih srednjih koncentracija (mjsk) NOx
u akcidentnom režimu rada TE, 14.04.2011. i 15.04.2011. godine
Koncentracija SO2
datum vrijeme (h) mjsk (μg/m3)
14.04.2011.
16 55
17 165
18 163
15.04.2011.
11 228
12 213
13 187
Koncentracija PM10
datum vrijeme (h) mjsk (μg/m3)
14.04.2011.
16 1,2
17 5,2
18 6,3
15.04.2011.
11 5,02
12 6,2
13 5,2
Koncentracija NOx
datum vrijeme (h) mjsk (μg/m3)
14.04.2011.
16 2,7
17 7,9
18 9,3
15.04.2011.
11 16,58
12 13,6
13 11,5