Detekce vozidel s nadměrnými emisemi částic

Úvod

Znečištění ovzduší je celosvětově i ve většině jednotlivých zemí jednou z nejčastějších příčin předčasných úmrtí, zejména v důsledku primárních emisí částic a oxidů dusíku (NOx), a sekundárního vzniku částic a troposférického ozonu. Ve většině evropských měst jsou hlavním zdrojem znečištění výfukové emise ze spalovacích motorů (nejen v silničních vozidlech) a ostatní (nevýfukové) emise z dopravy.

Mezi emisemi částic individuálních motorů jsou značné, až několikařádové rozdíly, dané rozdílnou kvalitou konstrukce, výroby, seřízení, údržby a obsluhy motorů. Nejvyšší emise částic mají motory, které jsou v nevyhovujícím technickém stavu například z důvodu nadměrného opotřebení, zanedbané nebo nesprávné údržby, nebo cíleného zásahu motoristy (v ČR hojně inzerované odstraňování katalyzátorů a filtrů částic nebo často neschválené nebo nedostatečně odborně provedené úpravy motoru na vyšší výkon).

Vyhledávání motorů s nadměrnými emisemi s cílem dosažení jejich následné opravy či náhrady je, či by alespoň mělo být, cílem pravidelných technických kontrol a souvisejících měření emisí. Stávající metodika měření kouřivosti motoru metodou volné akcelerace je však pro moderní vozidla nedostačující, protože například absence filtru částic touto metodou nemusí být detekována. Lze proto předpokládat, že účinnost pravidelných technických kontrol je z různých důvodů omezená, a na veřejných komunikacích jsou provozována vozidla s nadměrnými emisemi, což bylo ostatně zjištěno při měření koncentrací podél dopravních tahů (Štolcpartová et al., 2015) a na parkovišti školy (Vojtíšek 2015).

Popis

Tato studie je jedna z pilotních studií pro prvotní koncept alternativní metodiky pro detekci vozidel s nadměrnými emisemi v provozu. Pro provozní měření plynných znečišťujících látek jsou již desetiletí používány spektrometry s optickou dráhou napříč vozovkou, známé jako Remote Sensing Device (Bishop 1989). Tímto způsobem však prakticky nelze měřit malé částice, které jen velmi omezeně utlumují (pohlcují a rozptylují) světelný paprsek.

V této studii je ověřován koncept měření přístroji s rychlou odezvou, které odebírají vzorek z bezprostřední blízkosti projíždějících vozidel. Díky kombinaci přístrojů lze diskriminovat mezi částicemi emitovanými motorem a částicemi z otěrů brzd, pneumatik či resuspendovaných prachových částic z povrchu vozovky. Je uvažován výsledek v emisích na kg paliva, který lze porovnat s emisními limity Euro. Limity pro dané vozidlo budou zjištěny podle registrační značky.

Aplikace

V případě úspěšného ověření funkčnosti přístroje a zvládnutí automatizace provozu přístroje i zpracování dat má zařízení potenciál být využito v mnoha evropských městech k vyhledávání vozidel s nadměrnými emisemi částic.

Přínosy

Podaří-li se nalézt vozidla s nadměrnými emisemi, a dosáhnout buď jejich opravy nebo likvidace, lze očekávat, že vzhledem k tomu, že malý počet vozidel produkuje většinu celkových emisí částic, dojde k poměrně rychlému a poměrně podstatnému snížení výfukových emisí částic, a tím ke zlepšení kvality ovzduší v Praze. V takovém případě by nebylo nutné řešit nevyhovující kvalitu ovzduší formou plošných zákazů provozu vozidel určitého typu nebo stáří nebo v jednotlivých lokalitách.

Reference

Projekt je financován Magistrátem hlavního města Prahy a je realizován ve spolupráci s ÚAMK (Ústředním automotoklubem), Fakultou dopravní ČVUT v Praze a Katedrou vozidel pozemní dopravy na České zemědělské univerzitě.

Kontakt

Doc. Michal Vojtíšek, M.S., Ph.D.
Centrum vozidel udržitelné mobility Josefa Božka Fakluty strojní ČVUT v Praze
michal.vojtisek@fs.cvut.cz
tel. +420 774 262 854

Další informace o publikační činnosti autora najdete zde.

Použité zdroje:

Bishop, G. A., Starkey, J. R., Ihlenfeldt, A., Williams, W. J., & Stedman, D. H. IR long-path photometry: a remote sensing tool for automobile emissions. Analytical Chemistry. 1989, 61(10), 671–677A.

Štolcpartová, J., Pechout, M., Dittrich, L., Mazač, M., Fenkl, M., Vrbová, K., Ondráček J., Vojtíšek, M. Internal Combustion Engines as the Main Source of Ultrafine Particles in Residential Neighborhoods: Field Measurements in the Czech Republic. Atmosphere. 2015, 6(11), 1714-1735.

Vojtíšek M., et al. Kolik nanočástic vdechujeme ve škole a kolem ní? Den vědy na ZŠ Sion, Hradec Králové, leden 2015. In: Konference „Ovzduší 2015“, Brno.