Miejskie kaniony pełne spalin. Jak się ich pozbyć?

O kanionach ulicznych mówi się niewiele, są jednak stałym elementem miejskiego krajobrazu. To jedne z miejsc, gdzie oddycha się najtrudniej. Wszystko przez spaliny.

W centrach miast jest ich pełno. Występują wszędzie tam, gdzie wzdłuż drogi rosną wysokie budynki. Mogą to być na przykład zabytkowe kamienice. W kanionach ulicznych zbierają się zanieczyszczenia z rur wydechowych samochodów.

To one odpowiadają za wysokie stężenie rakotwórczych tlenków azotu, jednej z głównych substancji tworzącej miejski smog. Miejskie kaniony ciężko oczyścić, a mierzenie zanieczyszczeń jest w nich niezmiernie trudne – mówi w wywiadzie dla Smoglabu dr. hab. Marek Bogacki z Akademii Górniczo-Hutniczej.

Kaniony uliczne w zwartej zabudowie, ale nie tylko w miastach

Czym tak naprawdę jest kanion uliczny? To rzadko spotykane pojęcie, choć ma duże znaczenie, jeśli mówimy o jakości powietrza w miastach.

Kanion uliczny to droga otoczona z obu stron budynkami o wysokości od kilku do nawet kilkudziesięciu metrów. Taki układ architektoniczny tworzy obszar o specyficznych warunkach wymiany powietrza. Przepływ powietrza w kanionach jest silnie zdeterminowany geometrią kanionów, czyli stosunkiem ich szerokości do wysokości budynków stanowiących kanion. Otoczenie drogi budynkami może skutkować zwiększeniem wartości stężeń zanieczyszczeń komunikacyjnych w powietrzu.

Czyli taka sytuacja dotyczy głównie największych miast?

W miastach o zwartej zabudowie, a szczególnie w centrach dużych miast, trakty komunikacyjne przebiegają najczęściej w kanionach ulicznych. Jednak zwarta zabudowa po obu stronach drogi może występować również w mniejszych miasteczkach, a nawet wsiach. Niezależnie, czy mamy do czynienia z dużym miastem, czy mniejszym, występowanie kanionów ulicznych w znaczący sposób wpływa na rozprzestrzenianie się zanieczyszczeń komunikacyjnych. W mikroskali kaniony w specyficzny sposób kanalizują przepływy mas powietrza.

Kluczowy jest wiatr

Specyficzny, czyli jaki?

Zanieczyszczenia komunikacyjne wynikają ze spalania paliw w silnikach, odparowania paliw z układów zasilających samochody, bywają też skutkiem ubocznym procesów tarcia w układzie pojazd-nawierzchnia jezdni. Jeżeli wiatr wieje wzdłuż kanionu, wszystkie te uwolnione do środowiska zanieczyszczenia pyłowo-gazowe przemieszczają się wzdłuż kanionu od jego strony nawietrznej do strony zawietrznej. Wtedy będziemy obserwować podwyższone poziomy stężeń wyemitowanych w kanionie zanieczyszczeń po stronie zawietrznej kanionu – na jego końcu.

A jeśli wiatr wieje w poprzek kanionu?

Zanieczyszczenia koncentrują się wtedy przy elewacji zewnętrznej budynku po stronie nawietrznej, czyli tam, gdzie wiatr dostaje się do kanionu. Taki obiekt stanowi dla poruszających się mas powietrza przeszkodę, za którą pojawia się strefa tak zwanego cienia aerodynamicznego. W strefie tej ciśnienie jest niższe niż w innych punktach kanionu, na przykład po stronie zawietrznej kanionu. W konsekwencji przy wiatrach wiejących w poprzek kanionu uruchamiana jest cyrkulacja mas powietrza. One poruszają się w dolnej części kanionu w kierunku przeciwnym do kierunku wiatru, a w górnej części, na wysokości dachów budynków – w kierunku zgodnym z kierunkiem wiatru.

Jak to wpływa na jakość powietrza?

Efektem takiej cyrkulacji jest zwykle właśnie pojawianie się podwyższonych stężeń zanieczyszczeń po stronie nawietrznej kanionu. Takie zjawisko jest tym intensywniejsze, im węższy jest kanion, a budynki go tworzące wyższe.

Mierzenie poziomów smogu w kanionach fikcją?

W takim wypadku stacje badające poziom stężeń zanieczyszczeń komunikacyjnych w powietrzu mierzą stężenia nie do końca reprezentatywne dla całego kanionu? Trudno przecież jest wskazać, jaki jest poziom stężeń zanieczyszczeń w całym kanionie. W takiej sytuacji powinniśmy chyba ustawić przynajmniej kilka urządzeń monitorujących jakość powietrza.

Wymogi związane z lokalizacją różnych typów stacji monitoringu jakości powietrza określa Główny Inspektor Ochrony Środowiska. One są bardzo precyzyjnie zdefiniowane. Istnieją również wytyczne dotyczące lokalizacji stacji mierzących oddziaływanie emisji z transportu drogowego. Spełnienie tych wymagań często jest bardzo trudne, a w przypadku wąskich kanionów ulicznych, zabudowanych w sposób ciągły po obu stronach budynkami – staje się to wręcz niemożliwe. Trudno zmierzyć stężenia zanieczyszczeń w sposób w pełni reprezentatywny dla konkretnego kanionu. Trzeba mieć w tym przypadku na uwadze specyfikę mechanizmów dyspersji, czyli rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń. Z niej wynika zmienność lokalizacji maksymalnych stężeń.

Gdzie można to zaobserwować?

Widać to na przykładzie automatycznej stacji monitoringu jakości powietrza przy al. Krasińskiego w Krakowie. Ona jest posadowiona w pasie zieleni pomiędzy dwoma jezdniami. Wartości chwilowych stężeń mierzonych na tej stacji są więc silnie uzależnione od sytuacji anemologicznej (wiatrowej) w danym momencie. Bardziej miarodajne są zmierzone wartości stężeń średniorocznych. One odzwierciedlają częstości kierunków wiatru i jego siłę w okresie całych dwunastu miesięcy. Opisany przeze mnie wcześniej mechanizm dyspersji zanieczyszczeń w kanionie ulicznym wskazuje, że przy wiatrach wiejących w poprzek kanionu al. Krasińskiego można spodziewać się wyższych stężeń zanieczyszczeń na chodnikach i elewacjach budynków po stronie nawietrznej niż na przykład w pasie zieleni pomiędzy jedniami.

CC BY-SA 4.0,

Recepta na kaniony uliczne – mniej kopcących samochodów

Co można zrobić, by lepiej monitorować zanieczyszczenia, a w końcu się ich pozbyć? Przecież nie będziemy wyburzać budynków w centrach miast. Pozostaje więc pewnie ograniczanie ruchu samochodów.

Poprawa systemu pomiaru stężeń zanieczyszczeń powietrza przekłada się jedynie na zwiększenie informacji o wielkości i rozkładzie stężeń na danym obszarze. Nie wpływa jednak w żaden sposób na jakość powietrza. Jedynym czynnikiem mającym bezpośredni wpływ na poziom stężeń różnych substancji w powietrzu jest ograniczanie emisji tych substancji do powietrza. Ograniczanie to powinno dotyczyć wszystkich sektorów działalności człowieka, w tym redukcji emisji z transportu drogowego.

W jaki sposób powinniśmy to robić?

Transport drogowy w Polsce jest oparty na pojazdach napędzanych silnikami spalinowymi. Odsetek pojazdów elektrycznych jest znikomo mały i w bilansie emisji zanieczyszczeń z sektora transportu drogowego na razie nie ma żadnego znaczenia. Powinniśmy więc starać się zwiększyć liczbę pojazdów elektrycznych na naszych drogach. Ważne jest też ograniczanie możliwości poruszania się po drogach samochodów niespełniających żadnych norm emisyjnych.

Chodzi między innymi o pojazdy z usuniętymi urządzeniami ochrony atmosfery, takimi jak filtry cząstek stałych czy systemy redukujące emisje zanieczyszczeń gazowych. Należy też rozważyć możliwości wprowadzenia w dużych miastach stref ograniczonego transportu. Takie decyzje powinny być jednak poprzedzone wnikliwymi analizami skutków środowiskowych, klimatycznych oraz ekonomicznych i społecznych. Zaproponowane rozwiązania powinny być efektywne ekologicznie i ekonomicznie oraz społecznie akceptowalne. Równolegle należy ograniczać emisje ze wszystkich innych sektorów gospodarki.

Dr hab. Marek Bogacki – Naukowiec Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie z Katedry Kształtowania i Ochrony Środowiska. Zasiada w Radzie Programowej ds. Ochrony Powietrza Miasta Krakowa.

Więcej o miejskich kanionach ulicznych w kontekście wyzwań związanych z zarządzaniem transportem w dużym mieście w podcaście „Miasto od nowa” na temat Stref Czystego Transportu