Państwowy Monitoring Środowiska

Publiczne zadania z zakresu monitoringu powietrza realizuje Państwowa Inspekcja Środowiska w ramach Państwowego Monitoringu Środowiska (PMŚ). Opracowuje i realizuje wieloletnie programy, gromadzi informacje, przetwarza je, opracowuje raporty o stanie środowiska oraz bierze udział w międzynarodowej wymianie informacji, m.in. z Europejską Agencją Środowiska (EEA). Nad odpowiednim poziomem badań czuwa krajowe laboratorium referencyjne do spraw jakości powietrza atmosferycznego.

Dane pomiarowe dotyczące jakości powietrza

Kompleksowe dane na temat jakości powietrza w Polsce zebrane w ramach PMŚ znajdują się na stronie: http://powietrze.gios.gov.pl.

Rysunek 1. Portal „Jakość powietrza” Głównego Inspektoratu Ochrony Środowiska

Rysunek 1. Portal „Jakość powietrza” Głównego Inspektoratu Ochrony Środowiska

Na stronie głównej znajdują się bieżące informacje o stanie jakości powietrza. W kolejnych zakładkach można wyszukać m.in. interesujące nas stacje pomiarowe wraz z danymi przez nie zbieranymi oraz zbiór wszystkich danych historycznych. Bank danych pomiarowych zawiera dane od 2000 roku przygotowane w plikach zbiorczych albo dostępne w wyszukiwarce, jeśli interesuje nas np. tylko konkretne województwo w wybranym przedziale czasowym.

Rysunek 2. Bank danych pomiarowych GIOŚ (http://powietrze.gios.gov.pl/pjp/archives)

Kolejnym, obok strony internetowej miejscem, gdzie można sprawdzać dane o jakości powietrza jest aplikacja mobilna GIOŚ. Do najważniejszych jej elementów możemy zaliczyć: dane z najbliższej stacji (na podstawie lokalizacji użytkownika), mapę danych bieżących (ze wszystkich stacji automatycznych w Polsce), mapę prognoz (na dzień dzisiejszy i dwa kolejne dni) oraz ostrzeżenia (informacje o wystąpieniu wysokich stężeń zanieczyszczeń przekraczających poziomy informowania lub alarmowe).

Rysunek 3. Aplikacja mobilna GIOŚ: Jakość powietrza w Polsce

Podstawowe informacje o stacjach pomiarów jakości powietrza

Łączna liczba stacji pomiarów jakości powietrza w Polsce wynosi ok. 280 (rysunek 4). Z tego ok. 190 stacji to stacje, na których prowadzone są automatyczne pomiary zanieczyszczeń powietrza. To z nich dane są udostępniane na bieżąco na portalu „Jakość Powietrza” i w aplikacjach mobilnych GIOŚ. Liczby te w ciągu roku mogą ulegać drobnym wahaniom ze względu na zmiany, jakie mogą wyniknąć w sieci podczas prowadzenia badań.

Rysunek 4. Mapa lokalizacji stacji monitoringu jakości powietrza funkcjonujących oraz planowanych do uruchomienia w ramach Państwowego Monitoringu Środowiska w Polsce w roku 2020

W ramach PMŚ wykonywane są pomiary stężeń: pyłu zawieszonego PM₁₀ i PM_2,5, SO₂, NO₂, NO, NO_X, 0₃, C₆H₆, CO oraz Pb, As, Cd, Ni i benzo(a)pirenu w pyle zawieszonym PM₁₀. Pomiary i inne techniki monitoringu są określone w Rozporządzeniu Ministra Środowiska.

Typy pomiarów na stacjach PMŚ

Pomiary w ramach PMŚ są wykonywane w sposób ciągły (pomiar automatyczny) lub systematyczny (pomiar manualny).

Aktualnie w Polsce pomiary jakości powietrza prowadzone są na 2017 stanowiskach pomiarowych, w tym na 1113 stanowiskach automatycznych, co stanowi 55,2% wszystkich stanowisk i na 904 stanowiskach manualnych (44,8% wszystkich stanowisk). Najwięcej jest ich w województwach: kujawsko-pomorskim (226), śląskim (208), małopolskim (174), dolnośląskim (173) i mazowieckim (167). Najmniejsza liczba stanowisk jest zlokalizowana na terenie województw opolskiego (63) i podlaskiego (62). Podsumowanie liczby stanowisk pomiarowych z podziałem na typy pomiarów znajduje się na rysunku poniżej (rysunek 5).

Rysunek 5. Stanowiska pomiarowe monitoringu jakości powietrza funkcjonujące w ramach PMŚ w 2020 roku

Z danych zawartych w bazie GIOŚ wynika, że najwięcej stacji pomiarowych znajduje się w Krakowie (8), Warszawie (8), Gdańsku (5), Łodzi (5), Poznaniu (5) oraz we Wrocławiu (5).

Pomiar ciągły jest prowadzony analizatorami automatycznymi (wyniki pomiarów o jednogodzinnym czasie uśredniania), a pomiar manualny poornikami pyłu z wymiennymi filtrami (wyniki pomiarów o 24-godzinnym czasie uśredniania).

Wyniki z 1-godzinnych automatycznych pomiarów zanieczyszczeń powietrza udostępniane są na portalu „Jakość Powietrza” w module Bieżące dane pomiarowe oraz w aplikacjach mobilnych GIOŚ. Dane z pomiarów manualnych udostępniane są na portalu „Jakość Powietrza” w zakładce Bank danych pomiarowych. Wyniki manualnych pomiarów pyłu PM₁₀ i PM_2,5 są udostępniane po około 1–1,5 miesiąca od poboru próby i jest to spowodowane procedurami związanymi z wykonywaniem tego typu pomiarów.

Metoda manualna (referencyjna), zwana również metodą grawimetryczną

W tej metodzie używa się tzw. poborników pyłowych, specjalnych urządzeń, do których zasysane jest powietrze. Co 2 tygodnie zakłada się 14 jednorazowych filtrów, które urządzenie zmienia automatycznie co 24 godziny.

Filtry czyste, przed założeniem do pobornika, są ważone w laboratorium, a następnie transportowane na stację pomiarową i umieszczane w poborniku. Po 2 tygodniach wszystkie są wyjmowane, umieszczane w specjalnych pojemnikach do transportu i przewożone do laboratorium. W laboratorium filtry są ważone po raz drugi (z zachowaniem odpowiednich norm). Z różnicy masy przed i po ekspozycji filtra odniesionych do prędkości przepływu powietrza w poborniku wyliczane są stężenia pyłów. Stężania te podawane są w mikrogramach na metr sześcienny (µg/m³).

Zaletą tej metody pomiarowej jest jej bardzo wysoka dokładność. Jedyną jej wadą jest czas potrzebny na uzyskanie wyników, który wynosi ok. 3 tygodni.

Taką metodą w Polsce, Europie czy Stanach Zjednoczonych mierzy się stężenia pyłu zawieszonego. Materiał zgromadzony na filtrze można wykorzystać również do oznaczania metali ciężkich i wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych, w tym benzo(a)pirenu.

Metoda automatyczna, równoważna do referencyjnej

W metodzie tej stosuje się mierniki automatyczne różnego typu. Mierniki te na bieżąco mierzą stężenia pyłu, co umożliwia pokazywanie wyników tych pomiarów w trybie online na portalach inspekcji ochrony środowiska i w aplikacjach. Dane są aktualizowane co godzinę i w celu porównania z poziomem dopuszczalnym przeliczane na wartości średniodobowe.

Tak uzyskane wyniki określane są jako dane „surowe” czyli takie, które nie zostały poddane weryfikacji. Obie wymienione metody (referencyjna i równoważna) podlegają ciągłemu oraz okresowemu sprawdzeniu z wykorzystaniem mierników referencyjnych, kalibracjom, nadzorowi technicznemu (Polskie Centrum Akredytacji PCA), a systemy pomiarowe są objęte nadzorem Krajowego Laboratorium Referencyjnego i Wzorcującego GIOŚ. Wszystko to ma na celu zapewnienie wysokiej wiarygodności wytwarzanej informacji. Nadzór i weryfikacja osiąganych wyników polega m.in. na systematycznym sprawdzaniu pod względem technicznym (prawidłowości funkcjonowania aparatury pomiarowej) i merytorycznym (prawidłowości wynikających z procesów zachodzących w atmosferze) wyników pomiarów jakości powietrza.

Ważna uwaga: nie wszystkie urządzenia sprzedawane do wykonywania pomiarów jakości powietrza zachowują standardy tej metody. Jest to kluczowa kwestia, jeśli chcemy miarodajnie porównywać ich wyniki z normami czy pomiarami GIOŚ.

Wytyczne dla lokalizacji stacji i typy stacji

System monitoringu jakości powietrza w Polsce w głównej mierze opiera się na sieciach stacji pomiarowych rozmieszczonych w miarę potrzeb , ale przede wszystkim w miastach. Kryteria lokalizacji stanowisk pomiarowych określają przepisy rozporządzenia Ministra Środowiska. O lokalizacji stacji pomiarowych i ich programie pomiarowym decyduje GIOŚ. Od dłuższego czasu podnoszony jest temat braku stacji pomiarowych w małych miejscowościach, które borykają się z ogromnym problemem smogu. Państwowy system jest nadal w tym zakresie poza najbardziej newralgicznymi punktami na mapie Polski.

Sposób lokalizowania punktów pomiarowych jest określony w tzw. skali mikro i makro.

Pierwszy opis dotyczy dokładnych warunków technicznych, którym musi odpowiadać umiejscowienie urządzeń pomiarowych. Jest to np. zadbanie o nieograniczony przepływ powietrza, odpowiednia odległość od budynków, wysokość czerpni powietrza czy odległość od drogi w przypadku pomiarów ze względu na oddziaływanie transportu.

Skala makro obejmuje wytyczne, które mają przysłużyć się realizacji konkretnych celów, dla których wykonuje się pomiary. Dla przykładu, pomiary ze względu na ochronę zdrowia ludzi na obszarze pozamiejskim nie powinny być zlokalizowane w pobliżu (mniej niż 5 km) aglomeracji czy instalacji przemysłowych. Z kolei stanowiska pomiarowe do oceny poziomu ozonu w powietrzu ze względu na ochronę zdrowia ludzi na obszarze miejskim powinny reprezentować obszar kilku km².

Spełnienie tych kryteriów jest zasadniczym warunkiem lokalizacji punktów pomiarowych, gdyż instytucja państwowa musi realizować zadania zgodnie z obowiązującym prawem.

Typy stacji

Ocena jakości powietrza jest prowadzona według kryteriów określonych w unijnych dyrektywach w sprawie jakości powietrza i czystszego powietrza dla Europy oraz w sprawie arsenu, kadmu, niklu, rtęci i wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych w otaczającym powietrzu. W zależności od celu prowadzonych pomiarów jakości powietrza wykorzystywane są różne typy stacji. Podział na zasadnicze trzy typy zawiera stacje: tła, komunikacyjne i przemysłowe. Zgodnie z rozporządzeniem lokalizacja tych stacji powinna zapewniać odpowiednio reprezentatywność:

– obszaru o powierzchni kilku km² dla tła miejskiego;

– segmentu ulicy nie mniejszego niż 100 m długości lub obszaru o powierzchni co najmniej 200 m² w przypadku pomiarów prowadzonych z uwagi na oddziaływanie komunikacji;

– obszaru o powierzchni co najmniej 250 m × 250 m w przypadku pomiarów prowadzonych z uwagi na oddziaływanie przemysłu.

Poniżej znajduje się podział na typy stacji z uwagi na bardziej szczegółowe cele, jakie są realizowane przez pomiary na nich wykonywane.

Typ: ochrona zdrowia

Pod kątem ochrony zdrowia ocenie podlega 12 substancji: dwutlenek siarki (SO₂), dwutlenek azotu (NO₂), tlenek węgla (CO), benzen (C₆H₆), ozon (O₃), pył PM₁₀ i PM_2,5, metale ciężkie: ołów (Pb), arsen (As), nikiel (Ni), kadm (Cd) oznaczane w pyle PM₁₀ oraz bezno(a)piren oznaczany w pyle PM₁₀. Poniżej mapa stacji, które działają w tym zakresie (rysunek 6).

Rysunek 6. Lokalizacje stacji PMŚ mierzące stężenia zanieczyszczeń ze względu na ochronę zdrowia

Typ: ochrona roślin

Ze względu na ochronę roślin ocenie podlegają trzy substancje: dwutlenek siarki (SO₂), tlenki azotu (NO_x) i ozon (O₃). Poniżej mapa lokalizacji takich stacji na terenie kraju (rysunek 7).

Rysunek 7. Lokalizacje stacji PMŚ mierzące stężenia zanieczyszczeń ze względu na ochronę roślin

Typ: narażenie na pył zawieszony PM_2,5

Szczególnym typem stacji są te, które uwzględniają narażenie na pył zawieszony PM_2,5. Ze względu na jego znaczny negatywny wpływ na zdrowie ludzi, wprowadzono dodatkowe normy jakości powietrza dla obszarów tła miejskiego w miastach powyżej 100 tys. mieszkańców i w aglomeracjach. Dla obszarów tych określono wartość dopuszczalną pyłu PM_2,5 w powietrzu, którą nazwano pułapem stężenia ekspozycji obliczanym na podstawie wskaźnika średniego narażenia.

Zgodnie z prawem GIOŚ oblicza wartość wskaźnika średniego narażenia na pył PM_2,5 dla miasta o liczbie mieszkańców większej niż 100 tys. i aglomeracji oraz wartość krajowego wskaźnika średniego narażenia. Wskaźniki te obliczane są zgodnie z metodą określoną w rozporządzeniu Ministra Środowiska. Krajowy wskaźnik średniego narażenia na pył PM_2,5 dla roku 2019 liczony jako średnia z lat 2017–2019 wyniósł 21 µg/m³ .

Typ: Program EMEP

Kolejnym typem są stacje działające w ramach EMEP (ang. European Monitoring and Evaluation Programme), który oznacza wspólny program monitoring I oceny transgranicznego przenoszenia zanieczyszczeń na dalekie odległości w Europie. Monitoring tła zanieczyszczenia atmosfery w Polsce ma na celu wypełnienie jednego ze zobowiązań Polski wynikających z „Konwencji w sprawie transgranicznego zanieczyszczania powietrza na dalekie odległości” oraz Protokołu do tej Konwencji w sprawie finansowania EMEP. Na terenie Polski zlokalizowane są 4 takie stacje: KMŚ Puszcza Borecka (woj. warmińsko-mazurskie), IMGW Jarczew (woj. lubelskie), IMGW Łeba – Rąbka (woj. pomorskie) i Śnieżka (woj. dolnośląskie).

Typ: specjalistyczne stacje tła regionalnego UE

Ostatnim typem stacji pomiarowych w ramach PMŚ są specjalistyczne stacje tła regionalnego UE. Powstały one w celu zapewnienia informacji o stężeniach zanieczyszczeń zwłaszcza pyłowych w powietrzu na obszarach oddalonych od źródeł emisji zanieczyszczeń.

W ramach PMŚ pomiary jakości powietrza pod kątem składu pyłu PM₁₀ i PM_2,5 na obszarach tła regionalnego są prowadzone na 4 stacjach: Osieczów (woj. dolnośląskie), Zielonka (woj. kujawsko-pomorskie) oraz Puszcza Borecka (woj. warmińsko-mazurskie). Dodatkowo na stacji tła regionalnego Złoty Potok w woj. śląskim, w celu monitorowania wpływu uprzemysłowionych i gęsto zaludnionych terenów Górnego Śląska i Małopolski, prowadzone są pomiary składu pyłu PM₁₀ i PM_2,5.