Martin Šára
Katedra informačních systémů, Fakulta ekonomicko- správní
Univerzita Pardubice, Studentská 84, 532 10 Pardubice
Tel: 040 6036004, fax: 040 6036010
E-mail:Martin.Sara@upce.cz
Úvod
Stávající platná legislativa ukládá okresním úřadům v oblasti ochrany ovzduší dvě základní povinnosti. První je zpracovávání koncepce ochrany ovzduší, mimo jiné s přihlédnutím ke složení fondu paliv ve své působnosti. Druhou je sběr údajů provozní evidence pro Program ozdravění ovzduší, tedy informační zajištění podkladů pro objektivní sledování a hodnocení stavu a vývoje kvality ovzduší, zejména z hlediska evidence a sledování množství emisí ze zdrojů znečišťování ovzduší a z hlediska prostředků pro shromažďování, archivaci a verifikaci imisních, emisních a depozičních údajů.
Jedním z primárních podkladů umožňujících naplnit požadavky kladené na okresní úřady mohou být rozptylové studie okresu. Rozptylovou studii okresu je nezbytné chápat jako primární podklad pro rozhodovací proces státní správy z hlediska lokalizace nových zdrojů znečištění ovzduší ve vztahu k imisním charakteristikám ovzduší. Za vhodné lze označit požadavek veřejné prezentace závěrů studie pro starosty obcí včetně přijetí rámcových návrhů pro přijetí zásad ochrany ovzduší do územně plánovací dokumentace a regulativů pro území včetně využití tohoto materiálu pro případné stanovení přípustné zátěže území.
Zároveň je rozptylová studie doporučována jako jeden z podkladů při rozhodovacím procesu na uvolňování prostředků týkajících se změny palivové základny obcí ze SFŽP. Z doložených tabulkových a mapových podkladů lze celkem spolehlivě předkládaný materiál využít také v procesu posuzování vlivů na životní prostředí dle zákona ČNR č. 244/92 Sb. Očekávaný stav imisní zátěže doporučujeme považovat za výchozí stav kvality ovzduší pro zpracování dokumentací o hodnocení vlivů na životní prostředí v těch případech, kdy je součástí uvažovaného záměru nový zdroj znečištění ovzduší.
V následujícím sdělení je prezentováno využití GIS ArcView Spatial Analyst při vyhodnocení závěrů rozptylové studie okresu Náchod.
ArcView Spatial Analyst
ArcView Spatial Analyst je analytická nadstavba GIS ArcView, která umožňuje uživatelům vytvářet plnohodnotná rastrová data, nad kterými lze provádět dotazy a analýzy a využívat i dalších nových možností zobrazování těchto dat. Toto rozšíření zahrnuje následující funkce:
Zavedeme-li tedy k ArcView nadstavbu Spatial Analyst dojde k funkčnímu rozšíření, k integraci rastrové a vektorové reprezentace prostorových dat, která přináší řadu nových možností.
Rastrová reprezentace jevu v území je označována termínem grid a tato reprezentace je pro potřeby modelování nadřazena reprezentaci vektorové. Při převodech sice dochází ke ztrátě přesnosti, velikost buňky však lze vždy nastavit tak, aby byl výsledek dostatečně přesný. Jestliže uživatel pracuje s vektorovými daty a rozhodne se pro rastrovou analytickou operaci, systém automaticky provede potřebnou konverzi do dočasné rastrové reprezentace a pokračuje požadovanou operací. Tento převod z vektorové do rastrové reprezentace a naopak může uživatel zadávat také sám. U spojitého gridu (např. rastr popisující nadmořskou výšku terénu s hodnotou uvedenou ve středu každého pixelu), jehož přímý ekvivalent ve vektorové reprezentaci neexistuje, je nabízena možnost provést aproximaci pomocí izolinií.
Při reprezentaci diskrétním gridem např. u vrstvy urbanistických zón mohou mít jednotlivé územní prvky přiřazeny popisné atributy. Práce s takovým kartografickým tématem se příliš neliší od práce s tématem založeným na vektorové reprezentaci stejného územního prvku. Prvky je možné vybrat dle hodnoty atributu, dotazovat se, přiřazovat legendy apod. V samostatném okně je zobrazena příslušná tabulka popisných atributů zón. Prvek vybraný v tabulce atributů se samozřejmě vybere i v mapě. Tím, že pracujeme s gridem, v mapě se příslušnou barvou označí všechny buňky, které prostorově reprezentují vybraný prvek.
Základní informace o území okresu Náchod
Rozptylová studie okresu Náchod vychází z rozsáhlého vyhodnocení všech velkých, středních a malých zdrojů znečištění ovzduší okresu Náchod a velkých zdrojů sousedních okresů Hradec Králové, Rychnov nad Kněžnou, Trutnov a středních zdrojů těchto sousedních okresů v cca 15 kilometrové vzdálenosti od hranic okresu Náchod.
Podklady pro výpočet byly získány čerpáním údajů z vlastní dotazníkové akce, kdy byly dotazováni všichni provozovatelé velkých a středních zdrojů okresu Náchod a přilehlých částí sousedních okresů a starostové všech obcí okresu Náchod. Součástí dotazníků byly i informace o výhledových změnách v palivové základně, resp. informace o předpokládaných opatřeních na snížení emisí. Dalším zdrojem informací byly podklady o středních zdrojích znečištění ovzduší na příslušných referátech životního prostředí jednotlivých okresů a informace o velkých zdrojích poskytnuté ČIŽP. K velké části velkých a středních zdrojů znečištění ovzduší byly k dispozici i výsledky autorizovaných měření na jednotlivých zdrojích znečištění. Další podklady pro tuto studii byly čerpány ze studie "Koncepce rozvoje energetiky v okrese Náchod", zpracované v roce 1995 RRR okresu. Posledním zdrojem informací potřebných pro výpočet rozptylové studie byly osobní konzultace s některými provozovateli zdrojů znečištění ovzduší.
Na základě zpracovaných a vyhodnocených údajů byly zpracovány dva výpočty imisní situace okresu Náchod. Stávající stav byl zpracován na základě podkladů dostupných o zdrojích znečištění z let 1995 - 1996. Výhledový stav je představován očekávanou imisní situaci v roce 2000 při realizaci opatření dle záměrů provozovatelů zdrojů znečištění, resp. dle záměrů koncepce rozvoje energetiky na okrese Náchod reálné k tomuto roku. Možnost realizace změn palivové základny obcí byla vzhledem ke změnám dotační politiky SFŽP aktualizovaná ve spolupráci s RŽP OÚ Náchod. Okres Náchod je situován v severovýchodní části východních Čech v území mezi Krkonošemi a Orlickými horami. Severní a východní hranici okresu představuje státní hranice s Polskou republikou, na západě sousedí s okresem Trutnov, na jihovýchodě s okresem Rychnov nad Kněžnou a na jihu s okresem Hradec Králové.
Rozloha okresu Náchod je 852 km2 a touto rozlohou patří mezi nejmenší okresy České republiky. Celkovým počtem trvale bydlících obyvatel (k 31.12.1993 - 112.418) patří okres Náchod mezi středně velké v České republice a ve východních Čechách se řadí na páté místo. Hustotou 132 obyvatel na kilometr čtvereční pak převyšuje celostátní průměr a v rámci východních Čech se řadí na třetí místo.
Rozhodujícím průmyslovým odvětvím v okrese je průmysl textilní. Na celkové výrobě zboží se podílí zhruba jednou třetinou a podíl pracovníků činí rovněž jednu třetinu všech zaměstatnců v průmyslu. Druhým nejzákladnějším průmyslovým odvětvím je strojírenství, které se podílí na zaměstnanosti cca 28% pracovníků. Vzrůstá taktéž význam průmyslu elektrotechnického, kovodělného a kožedělného. Poměrně vysoká je i intenzita rostlinné a živočišné výroby. Lesy zaujímají v rámci regionu cca 1/4 celkové rozlohy okresu a již vykazují vlivem imisní zátěže značné poškození.
Z energetické koncepce okresu Náchod vyplývá, že v rámci okresu bylo v roce 1987 produkováno ze středních a velkých zdrojů přes 8.200 t popílku a 12.800 t SO2. Na imisní zátěži lokalit se nemalou měrou podílí i složitost konfigurace terénu, jeho provětrávání a častý výskyt inverzních stavů. Do konce roku 1997 nebylo pro okres Náchod k dispozici detailnější vyhodnocení imisní situace. Proto lze orientačně imisní zátěž vyhodnocovat pouze z dostupného monitoringu kvality ovzduší prováděného na okrese. V roce 1996 bylo na okrese Náchod provozováno 8 stacionárních stanic, které měří v denních intervalech měření imisní koncentrace oxidu siřičitého a oxidů dusíku.
Metodika výpočtu rozptylové studie
Rozptylová studie okresu Náchod obsahující vypočtené vypočtení imisní koncentrace čtyř znečišťujících látek v ovzduší (SO2, NOx, TL a CO) byla zpracována ve 2 variantách:
I. Současný stav - reprezentovaný údaji z let 1995 a 1996
II. Výhledový stav - reprezentovaný rokem 2000
Znečištění ovzduší bylo počítáno ze 101 velkých zdrojů, 325 středních zdrojů a ze 78 měst a obcí okresu, ze kterých bylo dle rozložení jednotlivých lokálních zdrojů specifikováno celkem 193 plošných zdrojů znečištění ovzduší.
Základní vstupní údaje o jednotlivých zdrojích znečištění pro stávající i výhledový stav jsou výsledkem vyhodnocení všech vstupních podkladů získávaných a zpracovávaných v předcházejících etapách řešení této studie.
Výpočet znečištění ovzduší byl proveden podle nové metodiky "SYMOS 97". Model SYMOS 97 (SYstém pro MOdelování Stacionárních zdrojů) byl vyvinut v posledních několika letech v rámci Státního programu péče o životní prostředí MŽP. Tato metodika je založena na předpokladu Gaussovského profilu koncentrací na průřezu kouřové vlečky. Umožňuje počítat krátkodobé i roční průměrné koncentrace znečišťujících látek v síti referenčních bodů, dále doby překročení zvolených hraničních koncentrací (např. imisních limitů a jejich násobků) za rok, podíly jednotlivých zdrojů nebo skupin zdrojů na roční průměrné koncentraci v daném místě a maximální dosažitelné krátkodobé koncentrace a podmínky (třída stability ovzduší, směr a rychlost větru), za kterých se mohou vyskytovat.
Metodika zahrnuje korekce na vertikální členitost terénu, počítá se stáčením směru a zvyšováním rychlosti větru s výškou a při výpočtu průměrných překročení hraničních koncentrací bere v úvahu rozložení četností směru a rychlosti větru. Výpočty se provádějí pro 5 tříd stability atmosféry (t.j. 5 tříd schopnosti atmosféry rozptylovat příměsi) a 3 třídy rychlosti větru.
Maximální krátkodobé a průměrné roční koncentrace SO2, NOx, TL a CO stejně jako doby překročení zvolených hraničních koncentrací byly počítány v obou variantách v pravoúhlé síti ve 423 referenčních bodech, které pokrývají celý okres Náchod.
Mimo těchto bodů byly koncentrace dále počítány v 30 doplňujících referenčních bodech.
Výsledky výpočtů jsou přehledně uspořádány v tabulkové a mapové sestavě.
Závěr
Nevýznamnějším spotřebitelem pevných paliv na okrese Náchod jsou a zůstanou obce. Této skutečnosti odpovídá i produkované množství emisí a významný až rozhodující podíl obcí na celkové imisní zátěži ve vyhodnocovaných referenčních bodech.
Z doložených výpočtů vyplývá, že veškeré teoreticky vypočtené hodnoty krátkodobých a ročních koncentrací nepřekračují hodnoty, stanovené platnou legislativou v ochraně ovzduší.
Pokud provedeme orientační porovnání teoretickým výpočtem získaných hodnot s reálně měřenými údaji stacionárních stanic, lze rozdíly mezi měřenými a vypočtenými hodnotami odůvodnit zejména tím, že hodnoty Kmax v rozptylové studii jsou udány jako maximální možné za tzv. kritických podmínek. Rozptylová studie dále ve svém výpočtu uvažuje 100% souběh všech zadaných zdrojů, což je stav, který reálně nastat nemůže. Naopak ve výpočtu nejsou zahrnuty liniové zdroje znečištění, sekundární prašnost a dálkový přenos škodlivin.
Mezi významnější zdroje ovlivňující imisní zátěž některých částí okresu Náchod patří zdroje Elektrárny Poříčí v Trutnově a Dvoře Králové a kotelna VEBA Textilní závody v Broumově Olivětíně.
Z vypočtených hodnot vyplývá, že rozhodující podíl na imisní situaci okresu ve všech hodnocených ukazatelích mají stávající lokální topeniště. Jejich rozhodující podíl zůstává i ve výhledové variantě. Přesto tato varianta při zvážení reálných změn v palivové základně znamená významné zlepšení měřených parametrů znečištění ovzduší v ukazatelích SO2 a TL Z výpočtů jednoznačně vyplývá, že při realizaci požadavků na zlepšování parametrů imisní zátěže okresu je nezbytné kromě legislativou v ochraně ovzduší vynucených opatření u velkých a středních zdrojů maximálně pokračovat v podpoře změn v palivové základně jednotlivých obcí okresu Náchod v souladu s návrhy energetické studie okresu Náchod. Rozptylovou studii lze považovat za seriózní podklad podporující nezbytnost pokračovat ve změnách palivoenergetické základny jednotlivých obcí okresu. Lze též spolehlivě určit pořadí významnosti z hlediska požadavků na plynofikace obcí okresu Náchod.
Porovnáním výsledků reálného měření a výpočtů vyplývá, že na řadě měřících bodů byly reálným měřením zjištěny hodnoty Kmax výrazně odlišné od výsledků teoretického výpočtu.
Výsledky prezentované v rozptylové studii poskytují řadu vstupních informací o imisní zátěži na základě výpočtu. Výpočet v parametru Kmax specifikuje pro každý referenční bod území teoreticky nejhorší možný stav představující souběh všech ve výpočtu zahrnutých zdrojů za situace nejhorších rozptylových podmínek. Ukazuje se však jako nezbytné, aby teoretické výsledky výpočtu byly v řadě lokalit ověřeny reálným měřením, které je nezbytné považovat za další vstupní podklad pro konečný rozhodovací proces například o umístění nového zdroje znečištění ovzduší.
Předložené výsledky rozptylové studie nezohledňují příspěvky z lineárních zdrojů znečištění ovzduší, což se projevuje při výsledcích v ukazateli NOx. Výsledky se celkem shodují při porovnání údajů o prašnosti. Poměrně odlišné výsledky jsou ukazateli SO2. Je zřejmé, že zejména v tomto ukazateli se nejvýrazněji projevuje rozdíl mezi teoretickým výpočtem vycházejícím ze souběhu zdrojů a nejhorších rozptylových podmínek. Zde především se jako nanejvýš vhodné v rámci rozhodovacího procesu jeví ověřit teoretické výsledky reálným měřením při různých stavech počasí. Ukazuje se tedy, že pro objektivní rozhodovací proces při umístění významnějších zdrojů znečištění ovzduší by jako optimální řešení měl být použit nejen závěr rozptylové studie, ale i reálné měření za různých stavů atmosféry.
Při zpracování závěrů rozptylové studie okresu Náchod se GIS ArcView Spatial Analyst ukázal být platným nástrojem umožňujícím převod výsledků rozptylové studie do prostředí GIS a k provedení potřebných analýz. Po zpracování dat v prostředí GIS ArcView Spatial Analyst mohou s takto upravenými daty pracovat ostatní uživatelé GIS okresního úřadu bez nutnosti nainstalování modulu Spatial Analyst a znalosti jeho obsluhy.