Problematika znečisťovania ovzdušia je špecifická svojím dosahom. Nie je možné efektívne sa jej  venovať iba v rámci striktne určených geografických hraníc jednotlivých štátov. Na Slovensko, ale najmä Česko okrem miestnych zdrojov znečisťovania zasahujú diaľkovo prenášané emisie znečisťovateľov z priemyselných aglomerácií z Poľska. Preto opatrenia zamerané na elimináciu znečistenia ovzdušia vyžadujú spoluprácu na nadnárodnej úrovni. Ak chceme efektívne riadiť kvalitu ovzdušia, nie je to možné len na národnej alebo regionálnej úrovni.

Stavebná fakulta spoločne s Výskumným centrom Žilinskej univerzity získali projekt AIR TRITIA Jednotný prístup k systému riadenia kvality ovzdušia pre funkčné mestské oblasti v regióne TRITIA zameraný na kvalitu ovzdušia v pohraničnom regióne TRITIA (pre Žilinský samosprávny kraj,  Moravskosliezsky kraj, Sliezske vojvodstvo a Opolské vojvodstvo). Líder partnerom projektu je Vysoká škola banská, Technická univerzita Ostrava. Na projekte spolupracuje pätnásť projektových partnerov z regiónu, vzdelávacie a výskumné organizácie spolu s mestami a inštitúciami regionálnej samosprávy. Mestá zúčastnené priamo na riešení projektu sú Žilina, Ostrava, Opava, Opole a Rybnik. 

Projekt je už v polovici riešenia (2017 – 2020). Zo spracovaných štúdií o súčasnom stave ovzdušia v riešenom území vyplýva, že kvalita ovzdušia v regióne TRITIA je jedna z najhorších v rámci EÚ. Spolu so severným Talianskom patrí tento región medzi oblasti s vysokou dlhodobou koncentráciou prachových častíc (PM₁₀ a PM_2,5). Limity sledovaného benzo(a)pyrénu sú v regióne TRITIA dokonca prekračované najviac v rámci celej EÚ.

Cieľom projektu AIR TRITIA je pomôcť orgánom verejnej správy v oblasti riadenia kvality ovzdušia vytvorením jednotnej priestorovej informačnej databázy, zavedením nových nástrojov na riadenie a predpovedanie znečistenia ovzdušia a spracovaním stratégií kvality ovzdušia pre jednotlivé mestské funkčné oblasti, ako aj spoločné stratégie pre región TRITIA.

Hlavnou inováciou projektu je uplatnenie spoločného prístupu k riadeniu kvality ovzdušia na medzinárodnej úrovni, podporeným detailným matematickým modelovaním, overenie výsledkov rôznymi typmi monitoringu a spoločný návrh optimálnej kombinácie opatrení s prihliadnutím na vplyv na zdravie ľudí spolu s hodnotením nákladov. Navrhované postupy a výstupy projektu budú uplatniteľné všeobecne v mestských oblastiach s podobnými problémami.

Základnými výstupmi projektu, ktoré sú už spracované a momentálne sú v testovacej prevádzke, sú AQMS a PWS. AQMS – Systém riadenia kvality ovzdušia je expertný systém, ktorý umožňuje analyzovať výsledky modelovania znečistenia ovzdušia. Systém vyvíja VŠB TU Ostrava.

PWS je predpovedný systém, ktorý umožňuje modelovanie informácií o znečistení ovzdušia počas nasledujúcich 48 hodín na základe údajov získaných z monitorovania ovzdušia a meteorologických údajov. Systém vyvíja IMWM Inštitút meteorológie a vodného hospodárstva – Národný výskumný inštitút Varšava.

Najdôležitejším výstupom projektu bude Spoločná stratégia riadenia kvality ovzdušia pre región TRITIA. Momentálne sa spracovávajú stratégie pre zúčastnené mestá (Žilina, Ostrava, Opava, Opole a Rybnik). Analytická časť stratégií opisujúca súčasný stav miest je už prerokovaná na úrovni vedenia miest. Ďalej sa bude pokračovať v príprave stratégií riadenia na obdobie s výhľadom na roky 2030 a 2040. Sú pripravené rôzne vývojové scénáre a mestá a kraje sa budú rozhodovať, ktoré sú pre ne prijateľné, resp. ktoré by do budúcna chceli rozvíjať. Teraz sa pracuje na 17 scénároch z oblasti dopravy, lokálneho vykurovania a priemyselných zdrojov. Ako príklad uvádzame:

A1. Modelovanie súčasných emisií z dopravy s významnou resuspenziou

A2. Modelovanie budúcich emisií dopravy v horizonte roku 2040, komunikácie predpokladané do roku 2040 a predpokladanou štruktúrou vozového parku

A3. Budúce emisie dopravy pri čistej elektromobilite + resuspenzia (v porovnaní s A1)

B1. Zateplenie budov a domov – zníženie energetických strát

B3. Výmena kotlov na pevné palivo (ekodizajn – emisná trieda 5 – do 2030), čiastočná; kompletná výmena

B4. Výmena kotlov z uhlia na obnoviteľné zdroje (drevo, drevené peletky, drevené brikety)

C1. Veľkí znečisťovatelia – akčný plán do roku 2025 – dosiahnuť emisné limity EÚ

Pri navrhovaných systémoch sa využíva matematické modelovanie za pomoci výkonného super počítača, ktorým disponuje VŠB TU Ostrava ako partner projektu. Projekt rieši mimoriadne veľké územie, plošne ide o územie s rozlohou 34-tiíc. km², na ktorom žije 7,5 milióna obyvateľov. Stratégie a scénáre berú do úvahy nielen miestne vplyvy, ale aj regionálne a cezhraničné dosahy. Ako vstup do výsledného modelu bola spracovaná informačná databáza, ktorá poskytuje ucelené informácie, zjednotené na úrovni všetkých troch krajín. Databáza je prevádzkovaná v GIS a zahŕňa komplexné súbory priestorových údajov. Obsahuje jednotné geodáta, sociálno-ekonomické dáta, epidemiologické údaje, meteorologické údaje, dáta o zdrojoch znečisťovania ovzdušia (automobilová doprava, lokálne vykurovanie, priemysel) a príslušných emisiách, dáta o podrobnom rozložení znečistenia ovzdušia vrátane pôvodu znečistenia pre prachové častice PM₁₀ a PM_2,5, NO₂ a benzo(a)pyrén v časovom rade rokov 2006, 2010, 2015, dáta o zdravotných rizikách vyplývajúcich zo stanoveného imisného zaťaženia a dáta zo špecializovaných meraní.

Súčasťou riešenia je spracovanie údajov o cestnej sieti a dopravnom zaťažení na území TRITIA. Cestná sieť územia je spracovaná v programe PTV VISUM. Územie pokrýva tri štáty s rozdielnymi okrajovými podmienkami pre riešenie, čo vyžadovalo veľké nároky na spracovanie, pretože bolo potrebné zosúladiť nielen súradnicové systémy, ale aj riešenia dopravy v troch štátoch.

Obr.1 Zaťaženie cestnej siete územia TRITIA, súčasný stav najzaťaženejších cestných ťahov územia a podrobná cestná sieť mesta Žilina

Údaje o dopravnom zaťažení boli jedným zo vstupov na vytvorenie imisného modelu územia. K posúdeniu emisno-imisných vzťahov v oblasti TRITIA sa využlý modelovací systém ADMOSS – analytický disperzný modelovací superpočítačový systém, ktorý bol vyvinutý na Vysokej škole banskej – Technickej univerzite Ostrava. Tento systém umožňuje modelovať rozptyl znečisťujúcich látok v ovzduší z veľkého množstva zdrojov na rozsiahlom území s podrobnosťou zodpovedajúcou rozptylovej štúdii jedného zdroja, čo je pre návrh opatrení na lokálnej aj na regionálnej úrovni kľúčové. Pretože model pracuje s komplexnou informačnou databázou, poskytuje výstupy a výpočty emisií, imisií, ale napríklad aj mapu podrobného rozloženia imisií na záujmovom území oblasti TRITIA a príspevky jednotlivých skupín zdrojov vrátane diaľkového prenosu z územia druhých štátov. Ďalej umožňuje následné analýzy a testovanie vplyvu opatrenia na zlepšenie kvality ovzdušia, tak aby bola dosiahnutá úroveň legislatívnych limitov alebo úrovne s minimálnym rizikom pre zdravie obyvateľstva.

Model je kalibrovaný na základe porovnávania s AMS (automatickými monitorovacími stanicami), ktoré sa na území krajov nachádzajú a taktiež s  prebiehajúcim doplnkovým monitoringom.

Obr. 2 Monitoring ovzdušia v meste Žilina, vykonávaný akreditovaným pracoviskom Stavebnej fakulty Žilinskej univerzity

 Graf 1 Znečistenie tuhými časticami v centre mesta Žilina, ul. Vysokoškolákov

Počas riešenia projektu prebiehali napr. v Žiline dlhodobé merania kvality ovzdušia zamerané najmä na tuhé častice PM₁ až PM₁₀.  V meste bola zriadených 5 meracích stanovíšť, kde boli merané koncentrácie častíc a odoberané vzorky na filtre, ktoré boli následne podrobené chemickej analýze.

Jedným z cieľov projektu AIR TRITIA je vytvoriť nástroje na efektívne a transparentné riadenie kvality ovzdušia AQMS (Air Quality Management System) v súlade s podporou rozhodovania založenom na dôkazoch.

AQMS je nástroj na podporu dlhodobého strategického rozhodovania. Ide o informačný systém, ktorý prostredníctvom používateľsky prívetivého prostredia v podobe interaktívnej mapy poskytuje orgánom verejnej a štátnej správy podklady potrebné pre strategické plánovanie a rozhodovanie v oblasti kvality ovzdušia, ktoré sú podložené vedeckými poznatkami. Zároveň na inej používateľskej úrovni poskytuje tento systém informácie o kvalite ovzdušia a plánovaných opatreniach verejnosti a celý rozhodovací proces sa stáva transparentným.

AQMS samotný celkovo pozostáva z troch používateľských úrovní:

Administrátorskej – úroveň určená administrátorom pre správu dát, jednotlivých informačných databáz a systému samotného.

Správcovskej – úroveň určená orgánom štátnej správy, poskytujúca podrobné informácie o imisnej situácii na dotknutom území, emisiách, pôvode znečistenia a vplyve navrhovaných opatrení na kvalitu ovzdušia a zdravie obyvateľstva vrátane vyčíslenia nákladov na realizáciu daných opatrení.

Verejnej – úroveň určená širokej verejnosti, poskytujúca podrobné informácie o imisnej situácii na dotknutom území, pôvode znečistenia a vplyve naplánovaných opatrení na kvalitu ovzdušia.

Impulzom na vytvorenie tohto systému bola snaha o zjednotenie rozhodovacích procesov a návrh spoločných stratégií na zlepšenie kvality ovzdušia v oblasti TRITIA, kde sa dlhodobo prekračujú limity pre znečistenie ovzdušia stanovené európskou legislatívou aj WHO. Výsledky doterajších štúdií ukázali, že zdroje, ktoré vypúšťajú znečistenie v poľskej časti záujmovej oblasti, preukázateľne ovplyvňujú kvalitu ovzdušia na území Česka i Slovenska, lebo znečistené ovzdušie nerešpektuje hranice. Preto je potrebný spoločný prístup založený na jednotných dôveryhodných informáciách. 

obr.3 Prekračovanie imisných limitov na  území ŽSK, analýza na rok 2015

AQMS má v súčasnosti plne funkčné administrátorské rozhranie, správcovské a verejné rozhrania sú vo fáze testovania. Zároveň s testovaním prebiehajú v rámci projektu práce na návrhu opatrení na zlepšenie kvality ovzdušia. Projekt sa končí v máji 2020. Riešiteľský kolektív momentálne intenzívne spolupracuje so samosprávami a s expertnými skupinami na návrhu a tvorbe integrovaných stratégií pre riadenie kvality ovzdušia. Tie následne budú taktiež v poslednej fáze projektu implementované do AQMS.

Ako je prezentované na obr. 3, AQMS Systém riadenia kvality ovzdušia už teraz poskytuje zaujímavé výsledky o súčasnom stave ovzdušia pre celé územie TRITIA. Momentálne sa v rámci projektu  dopĺňajú a nastavujú implementačné mechanizmy tak, aby sa zaistilo spoločné pôsobenie rôznych aktivít a projektov v jednotlivých mestách zameraných smerom k stanoveným cieľom v rámci pripravených strategických dokumentov. Rôzne druhy scenárov budú namodelované v rámci systému AQMS a ku koncu projektu budú sprístupnené mestám aj širokej verejnosti.

Obr.4 Systém riadenia kvality ovzdušia – AQMS, rozhranie pre výber zobrazenia (znečisťujúca látka, rok)

Obr.5 Podrobnejšie zobrazenie územia pre vybranú lokalitu, znečistenie tuhými časticami PM_2.5 na území mesta Žilina, r. 2015

Tento článok vznikol vďaka implementácii projektu AIR TRITIA-CE1101 (Jednotný prístup k systému riadenia kvality ovzdušia pre funkčné mestské oblasti v regióne TRITIA), financovanom programom Interreg Central Europe z Európskeho fondu regionálneho rozvoja.

Text: doc. Ing. Daniela Ďurčanská, CSc., Žilinská univerzita v Žiline

        Ing. Dušan Jandačka, PhD., Žilinská univerzita v Žiline

 Grafické výstupy: Ing. Jan Bitta, PhD., VŠB Technická univerzita Ostrava

Ing. Marek Drličiak, PhD., Žilinská univerzita v Žiline