Ewa Dacewicz*, Joanna Kopcińska*, Barbara Skowera*, Alicja Węgrzyn**, Jakub Wojkowski*, Agnieszka Ziernicka-Wojtaszek*, Zbigniew Zuśka*
*University of Agriculture in Krakow, Poland; **University of Life Sciences in Lublin, Poland
corresponding author’s e-mail:
Abstract
The aim of the study was to investigate the level of atmospheric particulate matter in the Sącz Basin depending on circulation conditions. The study used average daily PM10 concentrations measured from December 2006 to November 2016 at the air monitoring reference station in Nowy Sącz, belonging to the Regional Inspectorate for Environmental Protection in Krakow. A calendar of circulation types for southern Poland was used as well.
The collected data on average daily PM10 concentrations were used to calculate seasonal mean values for spring, summer, autumn and winter for the period from December 2006 to November 2016. Based on the limit value for 24-hour average PM10 concentration (50 µg∙m-3), the frequency of its exceedances (%) was calculated in the analysed time intervals, as well as the frequency of exceedances of the information level (200 µg∙m-3) and alarm level (300 µg∙m-3). Then, particulate concentrations were analysed with respect to types of synoptic conditions. For this purpose, average PM10 concentrations in different types of synoptic conditions and the frequency of these types in each season were calculated.
In the decade from 2006 to 2016, the highest PM10 concentrations in Nowy Sącz were observed in the winter and the lowest in the summer. The average daily PM10 concentration was 85 µg∙m-3 for winter, 45 µg∙m-3 for spring, 25 µg∙m-3 for summer, and 49 µg∙m-3 for autumn. The most days in which the acceptable PM10 values were exceeded were recorded in December, January and February (66.7-69.5%). The acceptable, information and alarm levels were most frequently exceeded in 2009, 2010 and 2012, and in February 2012 the information level was exceeded on as many as 30% of days.
The research showed a relationship between the PM10 level and the type of accompanying atmospheric circulation. The highest exceedances of the acceptable values were nearly always observed in certain characteristic circulation conditions. Irrespective of the season, the highest PM10 concentrations were found in anticyclonic non-directional types (Ka and Ca) and in the case of advections of air masses from the southern sector (SEa, Sa and SWa). The highest PM10 concentrations were observed in winter, on average 128 µg∙m-3 for Ka, 115 µg∙m-3 for SEa and 109 µg∙m-3 for SWa.
Lower concentrations accompanied low-pressure systems. In cyclonic conditions, the highest concentrations of particulate matter exceeding the acceptable level were recorded especially in autumn and winter. They were mainly associated with non-directional types (Bc, Cc and X).
Keywords
PM10, level of particulate matter, types of atmospheric circulation, Sącz Basin
Cyrkulacyjne uwarunkowania występowania wysokich stężeń pyłu PM10 w Kotlinie Sądeckiej (Poland)
Streszczenie
Celem pracy było zbadanie poziomu stopnia zapylenia powietrza atmosferycznego w Kotlinie Sądeckiej w zależności od uwarunkowań cyrkulacyjnych. W badaniach wykorzystano średnie dobowe stężenia pyłu zawieszonego PM10 pomierzone w okresie od grudnia 2006 roku do listopada 2016 roku na stacji referencyjnej monitoringu powietrza w Nowym Sączu należącej do Wojewódzkiego Inspektoratu Ochrony Środowiska w Krakowie. Wykorzystano również kalendarz typów cyrkulacji dla obszaru Polski Południowej.
Zebrane dane o średnim dobowym stężeniu pyłu PM10 posłużyły do obliczeń wartości średnich sezonowych dla wiosny, lata, jesieni i zimy za okres od grudnia 2006 roku do listopada 2016 roku. Na podstawie dopuszczalnej wartości średniego dobowego (24-godzinnego) stężenia pyłu PM10 (50 µg∙m-3) obliczono w analizowanych przedziałach czasowych częstość jego przekroczeń (%), a także częstość przekroczeń poziomu informowania (200 µg∙m-3) i poziomu alarmowego (300 µg∙m-3).
Następnie stężenia pyłu przeanalizowano na tle sytuacji synoptycznych. W tym celu obliczono średnie wartości stężeń pyłu PM10 w poszczególnych typach sytuacji synoptycznych oraz częstości występowania tych typów w analizowanych sezonach kalendarzowych.
W badanym dziesięcioleciu 2006-2016 najwyższe wartości stężeń pyłu PM10 obserwowano w Nowym Sączu w sezonie zimowym, a najniższe latem. Średnie dobowe stężenie pyłu PM10 wyniosło dla sezonu zimowego 85 µg∙m-3, wiosennego 45 µg∙m-3, letniego 25 µg∙m-3, a jesiennego 49 µg∙m-3. Najwięcej dni, w których wystąpiło przekroczenie wartości dopuszczalnych pyłu PM10 zanotowano w grudniu, styczniu i lutym (66,7-69,5%). Przekroczenia poziomów dopuszczalnych, informowania i alarmowych najczęściej obserwowano w latach 2009, 2010 i 2012, a w lutym 2012 roku aż w 30% dni przekroczone były poziomy informowania.
Przeprowadzone badania wykazały zależność pomiędzy stopniem zapylenia pyłem PM10 a występującym typem cyrkulacji atmosferycznej. Najwyższe przekroczenia wartości dopuszczalnych prawie zawsze były obserwowane tylko w pewnych charakterystycznych warunkach cyrkulacyjnych. Niezależnie od pory roku, najwyższe poziomy stężeń pyłu PM10 stwierdzono w sytuacjach antycyklonalnych bezadwekcyjnych (Ka i Ca) oraz przy adwekcjach mas powietrza z sektora południowego (SEa, Sa i SWa). W sezonach zimowych obserwowano najwyższe wartości stężeń PM10, średnio 128 µg∙m-3 dla Ka, 115 µg∙m-3 dla SEa i 109 µg∙m-3 dla SWa.
Niższe stężenia towarzyszyły pogodzie niżowej. Podczas pogody cyklonalnej najwyższe zarejestrowane stężenia pyłu przekraczające dopuszczalny poziom, występowały szczególnie jesienią i zimą. Były one związane przede wszystkim z sytuacjami bezadwekcyjnymi (Bc, Cc, i X).
Słowa kluczowe
PM10, stopień zapylenia, typy cyrkulacji atmosferycznej, Kotlina Sądecka
Full text / Pełny tekst
PDF (English)
