La mijlocului anului 2020, în plină pandemie, Asociația Rădăuțiul Civic instala primul aparat de măsurare a calității aerului din Rădăuți, mai precis, măsurarea concentrației de particule PM2.5. Au urmat luni de teste, observații și discuții pentru a înțelege mai bine calitatea aerului din Municipiul Rădăuți și dinamica acesteia. În Iunie 2021, un an mai târziu, am publicat valorile măsurate timp de un an. A trecut multă vreme de atunci, iar aparatul nostru a măsurat calitatea aerului neîncetat. Coroborând măsurătorile de la Stația Meteo din Rădăuți, am reușit să centralizăm valorile măsurate timp de doi ani în oraș. Aceste valori ne vor ajuta să înțelegem mai bine tiparele de poluare.
În contrast cu studiile precedente, de această dată am construit grafice detaliate ce corelează concentrația de particule cu diferiți parametri meteorologici: parametri precum temperatura, umiditatea, presiunea, viteza vântului, direcția vântului și nebulozitatea. Deși există legături strânse între acești parametri, considerăm că acum am înțeles mai bine dinamica poluării. Așadar, în acest articol am publicat valorile măsurate, interpretarea lor și interpretarea fenomenelor fizice. Concluziile finale au fost publicate la final.
Concentrația de PM2,5 în 2021 și 2022
Înainte de a prezenta valorile măsurate, este important de menționat ce sunt aceste particule. Poluarea cu particule PM2,5 este principala cauză de mortalitate prematură asociată cu boli pulmonare și circulatorii. Anual, sute de mii de europeni își pierd viața prematur din cauza poluării cu aceste particule microscopice. Particulele PM2,5 sunt particule de diferite forme și alcătuite din compuși chimici diferiți, cu diametre nominale de aproximativ 2,5 micrometri. Fiind atât de mici, pătrund foarte ușor în sistemul respirator și pot cauza diferite afecțiuni pulmonare. Într-un corp sănătos, aceste particule intră în sistemul respirator și ies, fără a afecta plămânii (vezi animația de mai jos).
Într-un corp cu sensibilități pulmonare, aceste particule se pot instala pe pereții căilor respiratorii. În consecință, pot bloca sau micșora căile respiratorii. În cazuri mai grave pot cauza creșterea de celule canceroase, după cum este schițat în animația de mai jos:
Bineînțeles, aceste scheme au doar un scop teoretic și sunt exagerate, pentru exemplificare. În realitate, corpul uman este foarte complex și dificil de înțeles. Cu toate acestea, știm din studii medicale că riscul de afecțiuni pulmonare crește mult atunci când corpul este expus pentru mai mult timp acestor particule. Din acest motiv, atât în standardele internaționale, europene sau chiar și românești, limita legată a expunerii la aceste particule este pe timp de un an. Așadar, cu cât adunăm mai multe măsurători, cu atât mai importante devin astfel de studii.
Anul 2022, mai puțin poluat decât 2021, conform măsurătorilor
Revenind la particule, pe graficul de mai jos se poate observa variația concentrației de PM2,5 în 2021 și 2022:
În 2021, a fost măsurată o concentrație medie anuală de 20.5 µg/m3, valoare apropiată celei măsurate și calculate pe o perioadă de un an (în perioada Iunie 2020 – Iunie 2021). Conform Ordinului nr. 1.818 din 2 octombrie 2020 și Directivei UE 2008/50/EC, această valoare a fost peste limita legală1. Au fost, de altfel înregistrate 2083 de ore cu depășiri de peste 20 µg/m3. În 2022, am avut o concentrație medie anuală mai mică decât în 2021 și anume 15.62 µg/m3. Această valoare este sub limita impusă de legislația românească și europeană. În consecință, și numărul de depășiti a fost mai mic – 1327 ore.
Depășiri de 16 ori mai mari decât limita de 20 µg/m3
În graficele de mai sus, fiecare punct reprezintă măsurătorile medii în fiecare oră. Analizând valorile în detaliu, putem observa un lucru care era previzibil; aerul a fost mult mai poluat în timpul iernii. Acest lucru poate fi observat și dacă împărțim măsurătorile pe anotimp2:
Din grafic, poate fi observat faptul că iarna am avut cea mai mare concentrație de particule. În 2021, au fost măsurate și valori de 326 µg/m3 (de 16 ori mai mare decât limita de 20 µg/m3). În 2022, valorile maxime pe timp de iarnă au ajuns la 210 µg/m3 (de 10,5 ori mai mari). Toamna, se pot observa trenduri similare, cu valori extreme mai mici (sub 200 µg/m3). Primăvara, valorile au fost și mai mici (sub 150 µg/m3 în ambii ani). Vara, în schimb, valorile medii au fost sub limita legală iar maximele sub 100 µg/m3. Un grafic mai relevant, care arată foarte clar acest trend poate fi observat mai jos:
După cum se poate observa, iarna au fost foarte multe ore în care valorile au depășit cu mult limita legală. Urmează sezonul de toamnă, primăvară și, în final, de vară. Vara, valorile au fost majoritatea timpului sub limita legală. Așadar, analizând ambii ani putem trage concluzia că acest trend se păstrează ferm deocamdată – Iarna -> toamna -> primăvara -> vara.
Stația SV1 nu mai funcționează corect încă din 2018.
Pentru a valida această observație, ne-am uitat la concentrația de PM2,5 măsurată în Suceava, la singura stație care măsoară concentrația de PM2,5 – Stația SV 1 – și am descărcat valorile de pe siteul CalitateAer.ro al INMH.
Ne-am uitat la anul 2017, singurul an curent care este aproape complet. Observăm același trend:
Datele arată un pic diferit, analizând în mod absolut, din cauza algoritmilor diferite de a face media orară la măsurători. Uitându-ne la valoarea medie, putem observa valori similare între Suceava și Rădăuți. Valori de 15.55 µg/m3 în Suceava în 2017 și 15.52 µg/m3 în Rădăuți în 2022. Cu toate acestea, este important să reținem că aceste comparații sunt doar relative și orientative, având în vedere că sunt ani diferiți și locații diferite cu climat diferit. Cu toate acestea, este important de observat același lucru, și anume că iarna, calitatea aerului este mai scăzută.
Acest trend nu este neapărat o noutate și poate fi intuit de către orice cetățean din Rădăuți. Iarna, aerul este mai greu și, de multe ori, urât mirositor,dar ca să înțelegem mai bine ce influențează acest trend și cum arată dinamica poluării în Rădăuți, am explorat și ceilalți parametri meteorologici.
Presiunea atmosferică și PM2,5
Presiunea atmosferică, ca și temperatura și umezeala, sunt strâns legate și dependente. Chiar legea gazelor ideale leagă temperatura de presiunea prin renumita PV=mRT. Cu toate astea, deși este complicat de tras o concluzie, este important de observat cum influențează presiunea, concentrația de particule (vezi figura de mai jos).
Înainte de a intra în detalii, este important să reamintim că presiunea atmosferică se măsoară în milimetri coloană de mercur, atmosfere, Pascali sau milibari. O mie de milibari (1000 mbar) este echivalentul unei atmosfere (1 atm). Din graficele de mai sus, putem observa că presiunea atmosferică, timp de un an, a variat între 944 mbar și 1007 mbar în 2021 și un pic mai mare, 946 mbar și 1009.6 mbar, în 2022. Cu toate acestea, au fost puține ore sub 960 mbar în 2021 și sub 950 mbar în 2022. Dacă analizăm concentrația de PM2,5, putem observa că valori mari au fost prezente atunci când presiunea a fost între 960 mbar și 990 mbar. Mai multe concluzii nu se pot trage momentan din analiza presiunii.
O întrebare importantă care a rămas totuși neelucidată, este ”De ce a fost 2022 mai puțin poluat decât 2021?”. Un răspuns exact nu vom putea obține fără mai multe aparate sau fără modele matematice, dar unii parametri ne pot ajuta să ne facem o idee. Unul dintre acești parametri este temperatura. Am anticipat că temperatura a avut o influență asupra poluării, ținând cont și că iarna, temperatura este mereu scăzută, ceea ce face ca poluarea să fie mai pronunțată.
Temperatura și PM2,5
Pentru a avea o imagine mai corectă a felului în care a variat temperatura, am suprapus temperatura măsurată în Piața Garoafelor cu temperatura măsurată la Stația Meteo în cei doi ani. Valorile pot fi observate în graficul de mai jos (cu roșu – temperatura măsurată în Centru, cu verde temperatura măsurată la Stația Meteo)
După cum se poate observa, temperaturile au avut același trend, iar diferența dintre ele a fost foarte mică. Temperatura în centru a fost un pic mai ridicată decât cea de la Stația Meteo deoarece aparatul este instalat în centru, pe un perete care are încălzire pe partea interioară, iar la stația meteo este temperatura de la ieșire din oraș. În centrul unui oraș, temperatura va fi mereu mai ridicată decât temperatura de la periferie. Astfel, valorile medii au fost:
Stația Meteo vs. Centru Rădăuți
2021
– Stația Meteo: 9.845 °C
– Centru: 12.62 °C
2022
– Stația Meteo: 9.757 °C
– Centru: 12.67 °C
Diferența dintre temperatura din centru și temperatura de la periferie este de aproximativ 2.7 °C. Uitându-ne la valorile medii anuale dintre cei doi ani, putem observa că sunt diferențe foarte mici. Cu toate acestea, uitându-ne atenți la graficul de mai sus , putem observa că iarna, temperaturile au fost un pic mai mari în 2022, atât în Ianuarie cât și în Decembrie, iar vara, maximele din 2022 au fost mai mari decât în 2021. INMH a postat următoarea observație pe siteul CalitateAer.ro:
În concluzie, din măsurătorile noastre, rezultă că iarna din 2022 a fost mai blândă și este unul dintre motivele pentru care 2022 a fost mai puțin poluat decât 2021, printre altele.
Umiditatea și PM2,5
Un alt parametru care este foarte important pentru poluare este umiditatea relativă. Înainte de a prezenta măsurătorile, este important să înțelegem conceptul de umiditate relativă. În contrast cu Umiditatea Absolută, care reprezintă cantitatea absolută de vapori de apă prezentă în aer, Umiditatea Relativă reprezintă raportul dintre cantitatea de umezeală raportată la cantitatea teoretică maximă care poate fi conținută în aceeași cantitate de aer. Ca și ceilalți parametri, Umiditatea Relativă depinde și de temperatură și presiune, ceea ce le face dependente. Un grafic care arată corelarea între umiditatea relativă și concentrația de PM2,5 poate fi observat mai jos:
Umiditatea din aer amplifică poluarea
Din grafic de mai sus se poate observa existența unei astfel de corelări. În orele cu umiditate relativă mică, concentrația de particule a fost relativ mică, iar când aceasta a fost mai ridicată, spre 100%, concentrația a crescut foarte mult. Acest lucru poate fi cauzat de mai mulți factori:
1. Umiditatea relativă ajută la transportul particulelor din aer, lucru ce le face să se deplaseze ai ușor și să se acumuleze în moleculele de apă din aer
2. Aparatul citește eronat concentrația la umezeală mare3
Pentru a demonstra că punctul 1 este corect, ne-am uitat, din nou, la concentrația de PM2,5 măsurată în Suceava, la singura stație care măsoară PM2,5 – Stația SV 1 – și am descărcat valorile de pe siteul CalitateAer.ro al INMH-ului. Ne-am uitat, din nou, la anul 2017. Vom observa un trend similar până la 90%, dar cu o schimbare în trend după această valoare:
Ipoteza 1 rămâne validă, și anume faptul că umiditatea din aer amplifică poluarea, iar particulele sunt dispersate și purtate de către vaporii de apă. În plus, comparând valorile medii de PM2,5, am putut observa că sunt similare, la fel ca și trendul poluării în funcție de anotimp.
Viteza vântului și PM2,5
În articolul precedent am arătat că viteza vântului are un efect foarte puternic în dispersia particulelor. Am arătat că la valori de peste 4 m/s, calitatea aerului se îmbunătățește considerabil în cele mai multe cazuri, mai puțin în cazul în care aerul poluat este adus de către vânt. Pentru a ilustra mai bine această corelație, ne vom uita la viteza vântului din cei doi ani:
Aceeași observație ca în trecut se poate vedea și în aceste grafice. După 3-4 m/s, calitatea aerului crește considerabil. Cu toate acestea, în 2021, valori mari ale concentrației de PM2,5 au fost observate și după 4 m/s, pe când, în 2022, valorile de poluare au fost mult mai mici când a fost vânt mai mare de 4 m/s. O corelare logaritmică poate fi observată pe grafice (curba de culoare neagră), ceea ce face corelația nonliniară. În concluzie, viteza vântului influențează foarte mult calitatea aerului și ajută la dispersarea particulelor PM2,5.
Direcția vântului și PM2,5
Dacă ne uităm la concentrația de PM2,5 în funcție de direcția vântului în 2022, vom observa că nu există corelații diferite, deși se pot observa concentrații mai mici atunci când vântul bate din ESE și NNV, dar o concluzie finală nu poate fi trasă doar din graficul de mai jos:
Unul dintre motive este din cauza frecvenței direcției din care bate vântului. De exemplu, vântul a bătut cel mai des din direcția NV și NNV, ceea ce face ca densitatea de măsurători să fie mai mare în cadranele de NNV și NV din graficele de mai sus. Direcția vântului poate fi analizată folosind Roza Vânturilor, după cum se poate observa mai jos:
O singură observație, un pic mai relevantă, este faptul că în 2022, au fost mai multe ore în care vântul a bătut din Nord, Nord-Vest și Sud-Vest-Vest, comparativ cu 2021, dar o observație concludentă nu poate fi trasă doar din analiza direcției vântului, raportat la calitatea aerului.
Nebulozitatea și PM2,5
Nebulozitatea poate fi un parametru foarte important ce afectează calitatea aerului, în special din cauză că în multe zile se pot observa nori orizontali, caracteristici inversiunilor termice. Exemple vizuale ale acestui fenomen se pot găsi și într-un articol precedent, dar el poate fi observat și în pozele de mai jos, fotografiate de către fotograful Samuel Covașă și de alți cetățean îngrijorați de poluare:
Pozele de mai sus descriu două fenomene diferite:
– În primele două poze se pot observa zile cu smog și inversiune termică, în care se formează un strat (sau, cum se spune în limbaj popular, un dop sau un tavan) deasupra depresiunii care ține poluarea la sol și formează norii orizontali.
– A doua poză prezintă imaginea unei zile fără inversiune termică, în care poluarea și aerul au un gradient normal, iar norii se ridică în sus.
Aceste observații se datorează celor doi ani de poluare, ani în care echipa noastră a urmărit în permanență concentrația de PM2,5 în diferite intervale de timp. Cu toate acestea, un astfel de fenomen este complicat, așa că există o mică posibilitate ca interpretarea celor două scenarii să fie eronată. Pentru a vedea dacă putem găsi o corelație între nebulozitate și concentrația de particule, ne-am uitat la acest fenomen în graficul de mai jos:
În acest grafic putem observa că nebulozitatea nu a scos în evidență tipare ieșite din comun. Indiferent dacă cerul a fost acoperit, parțial noros sau senin, poluarea a păstrat același trend. Două diferențe se pot totuși observa, și anume faptul că în Februarie și Noiembrie 2022, cerul a fost acoperit o perioadă mai lungă, dar fără a scoate în evidență un tipar anume.
Concluzii Finale
Următoarele concluzii pot fi trase din măsurătorile ultimilor doi ani:
– În Anul 2021, limita medie legală de PM2,5 a fost depășită;
– Anul 2022 a fost mai bun decât 2021, din punct de vedere al calității aerului;
– În ambii ani au fost peste o mie de depășiri orare pe termen scurt (2083 depășiri în 2021 – 24,09% dintre măsurători și 1327 depășiri în 2022 – 14.43% dintre măsurători);
– Poluarea este mai puternică iarna;
– Inversiunea termică contribuie negativ la dispersia particulelor, ceea ce face ca particulele să rămână la sol;
– După 4 m/s viteza vantului, aerul devine curat, cu foarte puține excepții;
– Poluarea este amplificată de vaporii de aer, după cum am putut observa analizând umiditatea relativă;
– Vântul bate predominant din direcția Nord-Vest (Vicov-Ucraina)
Limitări
Deși considerăm că observațiile de mai sus sunt ancorate la realitatea meteorologică din oraș, trebuie menționat faptul că măsurătorile de calitatea aerului au fost făcute doar în centrul orașului. În realitate, poluarea are un gradient puternic, iar calitatea aerului de la periferie este diferită de cea din centru, lucru pe care l-am observat și analizând valorile din centru vs. valorile de la aparatul instalat la ieșire din Rădăuți, spre Dornești, după cum se poate observa și în graficul de mai jos:
Din cauza unor probleme tehnice, aparatul dinspre Dornești a fost deconectat o perioadă mai lungă. În perioada în care a funcționat, a măsurat valori mult mai mari decât cele din centru. Pe viitor, acest aparat ne va arăta și diferența dintre cele două puncte. Vom reveni pe viitor.
Disclaimer
Măsurătorile, concluziile și interpretările datelor au fost făcute de către echipa de mediu a Rădăuțiului Civic. Nu au fost validate oficial de către nicio persoană din agențiile oficiale sau de către persoane cu specializare în domeniu. Sunt interpretate după observații empirice și corelând fenomene observate în diferite instanțe de timp de către diferiți colegi. Ne rezervăm dreptul, dar nu ne asumăm niciun fel de răspundere pentru orice interpretare sau concluzie greșită din acest articol sau pentru posibilele erori tehnice.