Jak ruch samochodowy wpływa na stężenia NO₂?

Analizując dane z lat 2016–2023 pochodzące z automatycznych stacji pomiarowych GIOŚ, można zauważyć związek między natężeniem ruchu drogowego a poziomem dwutlenku azotu (NO₂).

Średnie roczne poziomy NO₂ w Warszawie, Krakowie i Wrocławiu

Dla stacji zlokalizowanych w pobliżu ciągów komunikacyjnych widać wyraźny spadek w 2020 roku, związany z ograniczeniami pandemicznymi, oraz długoterminowy trend zmian. Największy spadek poziomu NO₂ odnotowano w 2020 roku, gdy pandemia COVID-19 spowodowała ograniczenie ruchu. W Warszawie i Krakowie wartości zmniejszyły się o około 10 µg/m³, a we Wrocławiu o 4 µg/m³, przy czym w tym ostatnim przypadku wpisywało się to w wcześniejszy trend spadkowy. Mimo że wartości godzinowe nie przekraczają progu alarmowego (200 µg/m³), ich utrzymujące się wysokie poziomy mają negatywny wpływ na jakość powietrza i zdrowie mieszkańców. Jednak obserwowane wartości regularnie przekraczały dopuszczalne poziomy w ujęciu całorocznym (średnia w roku kalendarzowym nie powinna być wyższa niż 40µg/m³). 

Poziomy dopuszczalne zanieczyszczeń w powietrzu ze względu na ochronę zdrowia ludzi, terminy ich osiągnięcia oraz okresy, dla których uśrednia się wyniki pomiarów: https://powietrze.gios.gov.pl/pjp/content/annual_assessment_air_acceptable_level 

Dobowe zmiany poziomu NO₂

Codzienne wahania poziomu NO₂ są wyraźnie skorelowane z natężeniem ruchu. Pierwszy wzrost następuje około godziny 4–5 rano i osiąga maksimum między 7:00 a 9:00. Po południu wartości ponownie rosną, osiągając szczyt w godzinach 19–21, często wyższy niż poranny.

Co ciekawe, pomimo podobnego poziomu ruchu w godzinach porannego i popołudniowego szczytu, wieczorem poziom NO₂ jest wyraźnie wyższy. Może to wynikać z efektu kumulacji, gdzie zanieczyszczenia nie są na bieżąco rozpraszane, co prowadzi do ich gromadzenia się w warstwie przyziemnej atmosfery.    

Sezonowe różnice w poziomie NO₂

Porównując okresy letni i zimowy, w cieplejszych miesiącach maksymalne stężenia NO₂ mogą występować nawet o dwie godziny później niż zimą, co dobrze obrazuje wykres stężenia NO2 (µg/m3) dla Krakowa.

Z kolei w chłodniejszych miesiącach niższa wentylacja atmosferyczna oraz dodatkowe źródła emisji, takie jak ogrzewanie budynków, przyczyniają się do wyższych poziomów zanieczyszczeń.

                           
Korelacja NO₂ z ruchem drogowym

W analizie z 2018 roku dla Wrocławia porównane zostały poziomy NO₂ w dwóch miejscach – przy ruchliwej arterii drogowej oraz na stacji tła miejskiego. Na wykresie różnicę tych wartości pokazuje niebieska linia (lewa skala w µg/m³), a natężenie ruchu oznaczone jest pomarańczowymi słupkami (prawa skala, liczba pojazdów). Wyniki wskazują na wyraźny związek między ruchem samochodowym a poziomem NO₂, choć momenty maksymalnych wartości nie zawsze pokrywają się idealnie. Mimo że liczba pojazdów jest podobna w porannym i popołudniowym szczycie, wieczorne stężenie NO₂ jest znacznie wyższe. Może to wynikać z kumulacji zanieczyszczeń – ciągły i intensywny ruch przez cały dzień powoduje ich stopniowe gromadzenie się w powietrzu, co prowadzi do najwyższych wartości dopiero w godzinach wieczornych.

Podobny efekt kumulacji NO₂ zauważalny jest w przypadku analogicznej analizy danych z 2021 r. dla  Warszawy.

Wnioski i możliwe rozwiązania

Zanieczyszczenie NO₂ jest szczególnie niebezpieczne w pobliżu arterii komunikacyjnych, gdzie mieszkańcy są najbardziej narażeni na jego wpływ. Ograniczenie emisji może przynieść wymierne korzyści dla zdrowia publicznego. Wprowadzenie niskoemisyjnego transportu, poprawa infrastruktury rowerowej oraz rozwój stref ograniczonego ruchu to kluczowe kroki w poprawie jakości powietrza w miastach.

Badania wykonane przez zespół ZMAiK zostały przeprowadzone w oparciu o dane pochodzące ze stacji Państwowego Monitoringu Środowiska GIOŚ,

Poniżej linki do szczegółowych informacji na temat wykorzystanych danych w wybranych lokalizacjach stacji pomiarowych:

https://powietrze.gios.gov.pl/pjp/current/station_details/info/530

https://powietrze.gios.gov.pl/pjp/current/station_details/info/400

https://powietrze.gios.gov.pl/pjp/current/station_details/info/129