S A D R Ž A J - gepsus.ac.me · Na visinama od 1000 km započinje širenje gasova u svemir, a Zemljina atmosfera posmatrana iz svemira je plave boje obzirom da gasovi prisutni u

S A D R Ž A J

1. UVOD………………………………………………………………………......................1

2. TEORIJSKI DIO……………………………………………………….....................3

2.1. SVOJSTVA ATMOSFERSKOG OMOTAČA ZEMLJE

OD ZNAČAJA ZA PROCESE PRENOŠENJA

ZAGAĐUJUĆIH MATERIJA.................................................................................3

2.1.1. Osnovna svojstva atmosferskog omotača Zemlje......................................................3

2.1.2. Uticaj stanja atmosfere na procese prenošenja zagađujućih materija....................6

2.1.3. Osnovni aspekti matematičkog modeliranja prenošenja zagađujućih

materija u vazduhu.......................................................................................................9

2.1.4. Gausov model..............................................................................................................12

2.1.5. Značaj hemijskih reakcija za modeliranje kvaliteta vazduha................................15

2.1.5.1. SO2 u atmosferi.....................................................................................................16

2.1.5.2. Nastajanje fotohemijskog smoga u atmosferi.......................................................17

2.1.6. Složene hemijske reakcije u atmosferi......................................................................19

2.1.7. Matematički CALPUFF model..................................................................................20

2.1.7.1. Vlažna i suva depozicija.......................................................................................22

2.1.7.2. Struktura matematičkog CALPUFF modela.........................................................23

2.1.7.3. Karakteristike matematičkog CALPUFF modela.................................................25

2.1.7.4. Ulazni podaci o koncentracijama zagađujućih materija na izvoru

emisije...................................................................................................................27

2.1.7.5. Statistički indeksi..................................................................................................28

2.2. INVENTAR ZAGAĐIVAČA VAZDUHA .......................................................29

2.2.1. Inventar zagađivača vazduha u opštini Pljevlja......................................................30

2.3. STANDARDI KVALITETA VAZDUHA .........................................................31

3. EKSPERIMENTALNI DIO...............................................................................33

3.1. PRIMJENA MATEMATIČKOG CALPUFF MODELA U

ANALIZI ZAGAĐENJA VAZDUHA U URBANOM I ŠIREM

PODRUČJU OPŠTINE PLJEVLJA...................................................................33

3.1.1. Geografski domen.......................................................................................................34

3.2. BITNE KARAKTERISTIKE KOMPONENTI MATEMATIČKOG

CALPUFF MODELA................................................................................................36

3.2.1. MM5 model.................................................................................................................36

3.2.2. CALMET model.........................................................................................................36

3.2.3. CALPUFF model .......................................................................................................37

4. REZULTATI I DISKUSIJA...............................................................................38

4.1. REZULTATI KALIBRACIJE MATEMATIČKOG

CALPUFF MODELA KOD ISPITIVANJA KVALITETA

VAZDUHA NA PODRUČJU OPŠTINE PLJEVLJA...................................38

4.2. REZULTATI DOBIJENI PRIMJENOM

MATEMATIČKOG CALPUFF MODELA.....................................................40

4.2.1. Osnovni scenario........................................................................................................40

4.2.2. Ukupni scenario..........................................................................................................42

4.2.3. Prekoračenje granica ocjenjivanja...........................................................................43

4.2.4. Prošireni scenario.......................................................................................................45

4.2.5. Prenošenje zagađujućih materija u epizodama inverzije.......................................48

4.2.6. Vertikalno prenošenje zagađujućih materija...........................................................50

4.2.7. Prenošenje zagađujućih materija na područje NP “Durmitor”.............................52

4.2.8. Prenošenje zagađujućih materija u akcidentnom režimu rada..............................52

4.2.8.1. Prenošenje SO2 u akcidentnom režimu rada TE......................................................53

4.2.8.2. Prenošenje PM10 u akcidentnom režimu rada TE ..................................................54

4.2.8.3. Prenošenje NOx u akcidentnom režimu rada TE.....................................................55

4.2.8.4. Modeliranje stabilnosti atmosfere primjenom CALMET modela..........................56

4.2.8.5. Modeliranje polja vjetra primjenom CALMET modela .........................................57

4.3. DISKUSIJA REZULTATA DOBIJENIH PRIMJENOM

MATEMATIČKOG CALPUFF MODELA......................................................58

4.3.1. Uticaj emsija SO2........................................................................................................58

4.3.2. Uticaj emisija PM10.....................................................................................................63

4.3.3. Uticaj emisija NO2......................................................................................................68

4.3.4. Uticaj prenošenja zagađenja u akcidentnom režimu rada TE...............................73

5. ZAKLJUČAK..............................................................................................................77

6. LITERATURA.............................................................................................................81

7. PRILOZI..........................................................................................................................88

7.1. PRILOG 1...................................................................................................................88

7.2. PRILOG 2...................................................................................................................92

7.3. PRILOG 3...................................................................................................................97

7.4. PRILOG 4...................................................................................................................99

Analiza uticaja zagađivača vazduha iz Termoelektrane u Pljevljima na kvalitet

vazduha primjenom matematičkog CALPUFF modela

1

1. UVOD

Matematički CALPUFF model uveden je u zvaničnu upotrebu od strane

Agencije za životnu sredinu SAD-a (eng. US EPA) 2000-te godine za potrebe analiza

od značaja za prenos zagađenja na velike udaljenosti, kao i za primjenu na malim

udaljenostima od izvora emisije. Ovaj model ima performanse koje ga preporučuju u

odnosu na ostale trodimenzionalne (3D) modele disperzije. Upotrebljava se za

modeliranje disprezije zagađivača vazduha i meteoroloških uslova za tačkaste,

površinske i linijske izvore, za ravne i složene konfiguracije terena, za kontinuirane,

povremene i trenutne emisije, za različite periode usrednjavanja koncentracija (od

jednočasovnog do godišnjeg perioda), za urbana i ruralna područja, za gasove i

čestice, podržava realne i projektovane meteorološke podatke, integriše prirodu

hemijskih reakcija, proračunava suvu i vlažnu depoziciju [1].

Analitičkim mjerenjima određuje se koncentracija na određenim lokacijama,

odnosno tačkama uzorkovanja kvaliteta vazduha, ali se mjerenjem ne dobija

informacija o tome kakve će koncentracije biti u budućnosti ili kakve su koncentracije

na lokacijama na kojim se ne sprovode mjerenja. Modeliranje zagađenja vazduha

omogućava razumijevanje ponašanja zagađujuće materije u vazduhu. U idealnom

slučaju modeliranjem se može dobiti prostorno–vremenska raspodjela koncentracije

zagađujuće materije sa preciznošću koja omogućava da modeliranje zamijeni

analitičko mjerenje koncentracije zagađajuće materije. Ipak realne karakteristike

modela su takve da ne omogućavaju dostizanje ovog nivoa preciznosti 3.

Cilj ovog rada je primjena matematičkog CALPUFF modela na lokalnom

nivou na području opštine Pljevlja u kontekstu ispitivanja kvaliteta vazduha u pogledu

emisije i prenošenja sumpor(IV)-oksida (SO2), suspendovanih čestica sa prečnikom

manjim od 10 µm (PM10) i azot(IV)-oksida (NO2) iz Termoelektrane u Pljevljima.

Takođe, primjena ovog modela ima za cilj analizu uticaja emisija navedenih

zagađujućih materija i iz ostalih relevantnih tačkastih, površinskih i linijskih izvora

koji se nalaze na području opštine Pljevlja i utvrđivanje njihovog uticaja na kvalitet

vazduha. S tim u vezi, utvrđen je odnos uticaja emisija SO2, PM10 i NO2 iz TE i

emisija iz ostalih tačkastih, površinskih i linijskih izvora koji se nalaze u užem i širem

urbanom području opštine Pljevlja na kvalitet vazduha sa aspekta uticaja na zaštitu

zdravlja čovjeka i zaštitu ekosistema. Izvršen je proračun koncentracija zagađujućih

materija SO2, PM10 i NO2, u zonama u urbanom i širem području opštine Pljevlja na

odabranim udaljenostima od TE kao centralnog tačkastog izvora u posmatranom

geografskom domenu, uključujući i analizu uticaja prenošenja zagađenja na područje

NP “Durmitor”. Posebno je izvršena analiza primjene matematičkog CALPUFF

modela u akcidentnom režimu rada TE.

Primjena matematičkog CALPUFF modela, zasebno ili u kontekstu dopune

programu praćenja kvaliteta vazduha koji je zasnovan na analitičkim mjerenjima u

realnom vremenu, pokazala je opravdanost i funkcionalnost, kako sa aspekta

dobijanja informacija od značaja za planiranje i sprovođenje mjera zaštite i

unaprjeđenja kvaliteta vazduha, tako i sa aspekta efikasnosti i efektivnosti rada i

racionalizacije troškova. Ovaj pristup pruža značajan doprinos uspostavljanju



2

optimalnog sistema za praćenje kvaliteta vazduha na lokalnom nivou na području

opštine Pljevlja.



3

2. TEORIJSKI DIO

2.1. SVOJSTVA ATMOSFERSKOG OMOTAČA ZEMLJE OD

ZNAČAJA ZA PROCESE PRENOŠENJA ZAGAĐUJUĆIH

MATERIJA

Vazdušni omotač Zemlje (Zemljina atmosfera, grčki: atmos=para, isparenje;

spharia=lopta) je sastavni dio planete. Njegova debljina pedstavlja rezultantu između

centrifugalne sile pod čijim dejstom čestice teže da napuste omotač i gravitacione sile

pod čijim dejstvom Zemlja privlači čestice. Termin čestica označava sve sastojke

atmosfere bez obzira na njihovo agregatno stanje i veličinu, odnosno vazduh čine

sledeće vrste čestica: molekuli i atomi različitih gasova i njihovi jonozovani oblici,

slobodni radikali, jonizovane čestice metala i nemetala, molekuli vodene pare, kao i

agregati raznih molekula, kao što su čestice aerosola i prašine [2].

2.1.1. Osnovna svojstva atmosfersog omotača Zemlje

Vazdušni omotač Zemlje nije homogen, već je slojevite strukture. Za slojevitu

strukturu vazdušnog omotača odgovorna su dva faktora:

Slabljenje energije elektromagnetnog zračenja koje prolazi kroz

atmosferski omotač usled interkacije sa sastojcima vazduha. Fotohemijske

i hemijske reakcije koje se tom prilikom odvijaju uzrokuju energetsku

(temperaturnu) i hemijsku nehomogenost atmosfere;

Usled slabljenja dejstva gravitacione sile sa porastom udaljenosti od

površine okeana čestice veće mase se sakupljaju u donjim slojevima

atmosfere, dok se lakše čestice nalaze na većim visinama. Dejstvo

gravitacione sile dodatno intenzivira energetsku i hemisjku nehomogenost

uzrokovanu dejstvom elektromagnetnog zračenja [2].

Usljed toga strukturu Zemljine atmosfere čine hemisjki i fizički raznorodni

koncentrični slojevi. Maksimumi i minimum temperatura predstavljaju granice

pojedinih slojeva atmosfere.

Postoji više kriterijuma za određivanje kraja atmosfere Zemlje. Jedan od

najčešće primjenjivanih je onaj koji za kraj vazdušnog omotača zemlje uzima

rastojanje od Zemlje na kome se koncentracija vodonika izjednačava sa njegovom

koncentracijom u međuplanetarnom prostoru, odnosno to je udaljenost od oko 35 000

km. Na granicu atmosferskog omotača Zemlje elektromagnetno zračenje širokog

raspona talasnih dužina (X-, UV-, vidljivo, IC-zračenje, kao i radiotalasi) prenosi u

svakoj sekundi energiju od 1,4x103 J m

-2s

-1. Ova količina energije označava se kao

Sunčeva konstanta za Zemlju, pri čemu je ista pokretač fizičkih, hemijskih i

biohemijskih procesa u svim segmentima planete: atmosferi, hidrosferi i litosferi [2].

Gustina atmosferskog omotača, a samim tim i koncentracija čestica, opada sa

rastojanjem od površine okeana. Na granici atmosferskog omotača izjednačava se

gustina atmosfere sa gustinom vasionskog prostora. Najgušći dio atmosfere nalazi se



4

do visine vazdušnog stuba od 5 km gdje se nalazi približno polovina ukupne količine

vazduha.

Ukupna masa Zemljine atmosfere bez vodene pare iznosi približno 5,157x1018

kg što je otprilike milioniti dio Zemljine mase. Čak 99 % mase atmosfere nalazi se u

sloju na udaljenosti od približno 35 km od površine okeana, 75 % unutar sloja na

udaljenosti od 11 km i 50 % unutar sloja koji se nalazi na udaljenosti 5 km od

površine okeana. Kada se ukupna masa atmosfere podijeli sa površinom planete od

5,1x1018

cm2 dobija se gustina atmosfere koja iznosi 1 kgxcm

-2, što zapravo

predstavlja vazdušni ili atmosferski pritisak [3].

U zavisnosti od uzajamnog dejstva atmosfere i podloge, razlikuju se granični

sloj ili sloj trenja i slobodna atmosfera. U slobodnoj atmosferi moguće je zanemariti

trenje u vazduhu, dok u graničnom sloju na visini do 1,5 km na kretanje vazduha utiču

površina zemlje i trenje uzrokovano turbulentnim miješanjem vazdušne mase [3].

U zavisnosti od promjene temperature s visinom, može se razlikovati nekoliko

slojeva atmosfere. U najnižem sloju atmosfere koji se naziva troposfera, visine od

približno 11 km, temperatura u prosjeku opada sa visinom za 0,65 C/100 m. U sloju

stratosfere koji se prostire iznad troposfere na visini od 11 km do približno 50 km

temperatura opada umjereno (<0,2 C/100 m) ili pak raste s visinom. Prelazni sloj

između troposfere i stratosfere naziva se tropopauza.

Izotermičko stanje stratosfere zadržava se u prosjeku do visine od 25 km, a

iznad te visine temperatura raste zbog apsorpcije ultraljubičastog zračenja u sloju

ozona.

U mezosferi koja se prostire na visini od 50 km do približno 80 km temperatura

vazduha ponovo opada za 0,35 C/ 100 m. Prelazni sloj mezopauza se uspostavlja na

visini od 80 km do približno 95 km, a u istom se temperatura kreće u intervalu od -85

C do -90 C.

U termosferi koja se nalazi iznad mezosfere na visini od 90 km do 500 km

temperatura ponovo raste i dostiže vrijednosti veće i od 1000 K. Rast temperature

nastaje kao posljedica disocijacije kiseonika i nastajanja atomskog kiseonika usljed

apsorpcije Sunčevog zračenja sa talasnom dužinom manjom od 0,24 m [3].

Na visinama od 1000 km započinje širenje gasova u svemir, a Zemljina

atmosfera posmatrana iz svemira je plave boje obzirom da gasovi prisutni u tim

uslovima u atmosferi raspršuju plavo svijetlo više od sunčevog zračenja ostalih

talasnih dužina.

Prema sastavu vazdušnog omotača atmosfera se dijeli na homosferu u kojoj se

odnos gasova (azota, kiseonika i argona) ne mijenja i heterosferu u kojoj su pored

molekula azota i kiseonika prisutni i atomi azota i kiseonika. Sloj od 20 km do 55 km

u kome se nalazi najveća koncentracija ozona naziva se ozonosfera. Od 50 km do 60

km sa povećanjem visine naglo se povećava koncentracija naelektrisanih čestica (jona

i elektrona). Taj sloj atmosfere naziva se jonosfera [3].

Osim makrosastojaka vazduha (azot-78 %v, kiseonik-21 %v i argon-1 %v), u

vazduhu se nalaze i ostali sastojci u relativno niskim koncentracijama koje se kreću i

do 10-6

% [2].

Atmosfera kao reakcioni sistem nije ograničena, a jedine granice predstavljaju

površina tla, vodene površine i objekti na ovim površinama.

Transportni procesi u atmosferi se odvijaju pod dejstvom dva ključna fizička

procesa: konvekcije i difuzije. Konkevkcija uzrokuje kretanje vazdušne mase u



5

određenom smjeru (npr. u smjeru vjetra), dok je difuzno kretanje odgovorno za

pomjeranje čestice neke materije brzinom većom od brzine ostalih čestica. Razilukuju

se molekulska difuzija, turbulentna difuzija i termodifuzija [2].

Pokretanje vazduha je uzrokovano dejstvom sile koja nastaje izmjenom toplotne

energije koju prima vazduh ili njegova podloga (tlo ili vodena površina). Količina

toplote koju primi vazduh sa svojom podlogom zavisi od fizičkih i hemijskih osobina

sastojaka vazduha i podloge i geografske širine. S tim u vezi očigledno je da će

pojedina mjesta biti različito zagrijana, što ima za posljedicu različito širenje vazduha,

odnosno pojavu razlika u pritisku koje uslovljavaju kako horizontalno, tako i

vertikalno kretanje vazduha, sa područja visokog na područje niskog pritiska [2].

Kretanje vazduha i njegove karakteristike su vrlo složeni jer zavise od velikog

broja kako međusobno zavisnih, tako i nezavisnih faktora, koji su uglavnom

termodinamičke prirode. Najznačajniji su sljedeći faktori: razlika u temperaturi

vazduha na polovima i ekvatoru, rotacija Zemlje, razlika u temperaturi Zemljine

površine i vazduha u kontaktnom sloju, nejedanako zagrijavanje kopna i mora, trenje

vazduha sa površinom zemlje, razlike u reljefu, promjena količine toplote koju

određeno područje primi tokom godine, stepen reflektovanog zračenja od podloge,

vrsta podloge (rastinje, zgrade, i sl.) [2].

Vertikalno strujanje vazduha je po pravilu posljedica veće zagrijanosti zemljine

površine od vazduha koji je u dodiru sa njom, uljed čega se vazduh zagrijava, postaje

lakši, širi se i podiže. Usljed pada pritiska sa visinom, vazduh i dalje nastavlja da se

širi. Ovaj način širenja vazduha kada vazduh ne preuzima toplotu iz okoline koja je

hladnija naziva se adijabatsko širenje vazduha. Krajnji rezultat adijabatskog širenja je

hlađenje vazduha.

Pri hlađenju vazduha, prisutna vodena para se kondenzuje. Proces kondenzacije

vodene pare je praćen oslobađanjem toplote kondenzacije usljed čega se usporava

hlađenje vazduha. Usljed toga se temperatura vlažnog vazduha izjednačava sa

temperaturom okoline tek na većim visinama. To je razlog podizanja vlažnog vazduha

na veće visine u odnosu na suvi vazduh, odnosno obrazovanja oblaka na većim

visinama.

Istovremeno kod podizanja velike mase vazduha na veću visinu opada vazdušni

pritisak. Usljed toga dolazi do horizontalnog pomjeranja vazdušne mase u oblasti sa

većim pritiskom, što uslovljava pojavu vjetrova. U oblastima iz kojih se u

horizontalnom pravcu pomjeraju veće količine vazdušne mase dolazi do sniženja

pritiska što uslovljava konvektivno spuštanje nove mase vazduha sa većih visina. Na

taj način horizontalna strujanja uzrokuju vertikalna strujanja vazdušne mase [2].

Iznad visine od 1 km tlo ima neznatan uticaj na kretanje vazdušne mase,

odnosno ista se na većim visinama kreće slično neviskoznoj tečnosti.

Bliže tlu kretanje vazdušne mase je znatno složenije usljed uticaja trenja koje se

javlja zavisno od vrste podloge (neravnine, zgrade, i sl). Takođe, usljed razlika u

temperaturama objakata dolazi do lokalnog zagrijavanja i hlađenja vazduha koji je u

dodiru sa objektima, odnosno javlja se lokalno potiskivanje vazduha.

Zona vazduha u blizini tla gdje su značajni efekti trenja i vrtloženja naziva se

granični sloj. U ovoj zoni miješanje vazduha je brzo, a zagađivači mogu da se zadrže

dugo i prenesu na velike udaljenosti [2].

Glavne karakteristike kretanja vazduha su brzina, pravac i brzina maksimalnog

udara. Pri vjetrovima male brzine, koncentarcija zagađivača je uglavnom visoka.



6

Koncentracija zagađivača je najviša u području u kojem vjetar duva iz pravca izvora

emisije zagađujuće materije. Usljed toga je poznavanje pravca vjetra od primarnog

značaja u ispitivanju zagađenja vazduha. Pri tom ne postoji uvijek jednoznačna

zavisnost između očekivanog uticaja bližeg izvora emisije i analitički utvrđene

vrijednosti koncentracije zagađujuće materije (imisije), jer ista može biti donijeta i sa

većih udaljenosti [2].

2.1.2. Uticaj stanja atmosfere na procese prenošenja zagađujućih materija

Difuzija čestica i strujanje vazduha ima veliki uticaj na odvijanje reakcija u

atmosferi. Za razmatranje prenošenja (disperzije) zagađujućih materija u atmosferi

najednostavnije je posmatrati difuziju zagađivača iz tačkastog izvora zagađenja.

Difuzija zagađujućih materija u atmosferi zavisi od pravca vjetra i horizontalnog i

vertikalnog strujanja vazduha, odnosno od stabilnosti (turbulentnosti) atmosfere usljed

koje dolazi do miješanja vazdušne mase i prenošenja zagađujućih materija. Ti procesi

su u najvećoj mjeri uslovljeni temperaturnim i anemometrijskim gradijentom,

odnosno zahtijevaju poznavanje odgovarajućih meteoroloških parametara, a glavni od

njih su smjer vjetra, brzina vjetra i turbulencija u atmosferi [1,2,4].

Početni pravac prenošenja zagađujuće materije od izvora emisije određen je

pravcem vjetra na izvoru [3]. Na koncentraciju zagađujuće materije pravac vjetra

utiče više od ostalih meteoroloških parametara. Tako npr. promjena pravca vjetra koji

duva direktno u smjeru receptora za samo 5° uzrokuje pad koncentracije u receptoru

od približno 10 % u nestabilnim uslovima, odnosno oko 50 % u neutralnim uslovima i

oko 90 % u stabilnim uslovima. Takođe, značajna je promjena pravca vjetra s

visinom, posebno blizu tla. Površinsko trenje uzrokuje promjenu pravca vjetra u

smjeru kazaljke na satu pri visinama blizu tla, dok horizontalna termička struktura

atmosfere može imati dominantan uticaj na višim nadmorskim visinama, i to takav da

se pravac vjetra mijenja suprotno kazaljci na satu sa povećavanjem visine.

Brzina vjetra utiče na procese prenošenja (disperzije) zagađujućih materija u

vazduhu na različite načine sa promjenom visine [3]:

Koncentracija zagađujuće materije na izvoru emisije razblažuje se

zavisno od faktora koji je proporcionalan brzini vjetra koji duva preko

izvora emisije;

Brzina vjetra uzrokuje mehaničku turbulenciju koja povećava miješanje

vazdušne mase i razblaživanje koncentracije zagađujuće materije;

Površinsko trenje smanjuje brzinu vjetra blizu površine tla, tako da je

brzina na vrhu industrijskog dimnjaka značajno veća od one pri dnu

dimnjaka.

Uopšteno posmatrano može se konstaovati da se brzina vjetra povećava sa

visinom.

Turbulencija je nepravilno kretanje vjetra koje karakteriše neravnomjerno

duvanje vjetra, promjenljivo i nestabilno, što uzrokuje turbulentno vrtloženje

vazdušne mase. Razlikuju se dva tipa turbulentnog vrtloženja vazdušne mase.

Mehanička turbulencija je posljedica kretanja vazdušne mase pored objekata na tlu,

dok je termička turbulencija rezultat izmjene čestica vrućeg vazduha koji se uzdiže sa

vruće površine tla i velike količine padajućih sporijih molekula vazduha. Mehaničke



7

turbulencije su prilično pravilne u poređenju sa termičkim turbulencijama.

Najznačajniji proces miješanja u atmosferi koji uzrokuje disperziju zagađujuće

materije je vrtložna difuzija (eddy diffusion). Atmosferska vrtloženja uzrokuju

miješanje zagađenog vazduha sa čistim vazduhom što ima za posljedicu smanjenje

koncentracije zagađujuće materije u većoj zapremini vazduha [3].

Stabilnost, odnosno turbulencija atmosfere, je funkcija vertikalnog gradijenta

vjetra (pri čemu se brzina vjetra mjeri na visini 10 m iznad tla) i sunčeve radijacije,

odnosno dnevnog ciklusa, atmosferskog pritiska i stepena oblačnosti (eng. diurnal

cycle, atmospheric pressure and cloud cover). Dnevni ciklus (dnevni od lat. riječi

diurnus) odnosi se u ovom kontekstu na cikluse promjene intenziteta svjetlosti koji

opada, relativne vlažnosti i temperature, u toku 24 časa, odnosno jednog perioda

rotiranja planete Zemlje oko svoje ose [4]. Noćni period obuvata vrijeme u intervalu:

sat vremena prije zalaska sunca–sat nakon izlaska sunca [8].

Zagađenje prisutno u atmosferi razblažuje se strujanjem vazduha u različitim

smjerovima (horizontalna i vertikalna komponenta strujanja), pri čemu horizontalna

komponenta strujanja zavisi od brzine i pravca vjetra, topografije terena, objekata na

terenu, a vertikalna od temperaturnog gradijenta, odnosno od promjene temperature

vazduha sa visinom.

Različiti slučajevi stabilnosti su karakteristični za stvarnu promjenu temperature

sa visinom i suvu adijabatsku promjenu temperature kada dolazi do pada temperature

od približno 1 °C na svakih 100 m visine [3]. Kod adijabatskog stanja atmofere ne

dolazi do razmjene toplote između vazdušne mase i okruženja. U cilju jednostavnijeg

proračunavnja uticaja stanja atmosfere na prenošenje zagađujuće materije Pasquill i

Gilford su definisali šest atmosferskih klasa stabilnosti, od manje stabilnih do

najstabilnijih, kojim se određuje difuzija u pravcu normalnom na vektor pavca vjetra

[8]. Faktori vremenskih uslova dati su preko kategorija klasa atmosferske stabilnosti u

tabeli 1.

Tabela 1. Klase atmosferske stabilnosti

A Veoma nestabilno

B Srednje nestabilno

C Neznatno nestabilno

D Neutralno

(značajno naoblačenje, dan ili noć)

E Neznatno stabilno

F Stabilno

U tabeli 2. može se vidjeti zavisnot niza parametara od kategorije vremenskih

uslova.



8

Tabela 2. Matrica vremenskih uslova

( Komentar A: Vedar ljetnji dan, sunce je jače od 60 stepeni iznad horizonta

Komentar B: Ljetnji dan sa nekoliko razdvojenih oblaka ili vedar sunčan dan, 35-60 stepeni iznad horizonta Komentar C: Jesenje popodne ili oblačan ljetnji dan ili vedar sunčan ljetnji dan sa 15-35 stepeni iznad horizonta

Komentar D: Dio neba pokriven oblacima: 1/2 ili više = 50% ili više; manje od 1/2 = manje od 50% (Komentar A)

Stabilna atmosfera će otežati, a nestabilna olakšati razblaživanje u vertikalnom

smjeru. Uticaj vrtloženja na vertikalno širenje kontinuirane perjanice dima iz

dimnjaka zavisi od vertikalnog temperaturnog profila vazduha. S tim u vezi može se

zaključiti da razblaživanje koncentracije zagađujuće materije zavisi od brzine vjetra,

vertikalnog temperaturnog gradijenta vazduha i turbulentne strukture vjetra.

Radi jednostavnijeg objašnjenja uticaja atmosfere na prenošenje efluenta koji

sadrži određenu količinu zagađujuće materije može se posmatrati mali kontrolni

element zapremine-mjehur (eng.puff) efluenta (za početak iste temperature, kao i

okolni vazduh u slučaju adijabate) koji je ispušten u atmosferu na nekoj visini h (npr.

na visini dimnjaka industrijskog postrojenja). Vazdušna struja ima tendenciju da taj

element zapremine povuče prema gore ili prema dolje. Temperatura efluenata koji

izlazi iz dimnjaka je veća od temperature okolnog vazduha i stoga se ispušteni

element zapremine diže na visinu veću od visine dimnjaka sve dok se temperature

elementa zapremine efluenta zagađujuće materije i vazduha oko njega ne izjednače.

Tada na smjer kretanja počinje uticati temperaturni profil vazduha [1,4].

Razlikuju se sljedeća stanja atmosfere: superadijabatsko stanje, inverzno stanje

atmosfere i adijabatsko stanje. Pri posmatranju dima koji izlazi iz dimnjaka

primjećuje se stabilni trag kod inverzije i adijabatskog profila temperature, odnosno

nestabilni trag (kriva, vrtloženje i brzo približavanje zemlji) kod superadijabatskog

profila temperature.

Putanje prenošenja dima koje nastaju pod uticajem temperaturnih profila

atmosfere i vertikalnog profila vjetra, odnosno tipovi takozvanih «perjanica» dima

koji su prikazani na slici 1, su: čunjasta perjanica (eng. Coning Plume), savijajuća

perjanica (eng. Looping Plume), lepezasta perjanica (eng. Fanning Plume), uzvišena

perjanica (eng. Lofting Plume), zadimljena perjanica (eng. Fumigating Plume),

zarobljena (uhvaćena) perjanica (eng. Trapped Plume) [51].

Brzina

vjetra

(m/s)

Jačina

(Komentar A)

Dnevno

izlaganje suncu

- srednje

(Komentar B)

Neznatno

(Komentar C)

Oblačna noć

(Komentar D)

Mirna noć

(Komentar

D)

<2 A A-B B E E

2

A-B B C E F

4 B B-C C D E

6 C C-D D D D

>6 C D D D D



9

Slika 1. Vrste perjanica dima

2.1.3. Osnovni aspekti matematičkog modeliranja prenošenja zagađujućih

materija u vazduhu

Iskustvo u dosadašnjoj primjeni pokazuje opravdanost korišćenja

kompjuterskog modeliranja na prenošenje i transformaciju primarnih zagađujućih

materija u vazduhu [3,4,6]. Stoga je ovaj pristup primijenjen i u kontekstu

unaprjeđenja nacionalne politike upravljanja kvalitetom vazduha u Crnoj Gori

primjenom matematičkog modeliranja na praćenje kvaliteta vazduha u okviru

realizacije programa bilateralne saradnje sa italijanskim Ministarstvom zaštite životne

sredine, kopna i mora [4,7]. Program saradnje je uključio i obezbjeđivanje podrške

kompanije Techne Consulting u izradi ovog rada u okviru realizacije aktivnosti u

periodu 2011-2012. godina.

Obzirom da je atmosfera kompleksan fizičko-hemijski sistem, njegovo

modeliranje je izuzetno složeno 1. Kada je riječ o uticaju industrijskih izvora

zagađenja na životnu sredinu, primarno se nameću pitanja nivoa uticaja zavisno od

koncentracije zagađujuće materije na izvoru, odnosno emisije zagađujuće materije,

prenošenja zagađujuće materije i njene koncentracije u posmatranom receptoru,

odnosno imisije i taloženja na tlu.

Kombinovan pristup zasnovan na primjeni modeliranja kvaliteta vazduha i

analitičkih mjerenja omogućava unaprjeđenje sistema upravljanja kvalitetom vazduha.

Postoje četiri grupe modela [3]:

Modeli disperzije koji se zasnivaju na detaljnom poznavanju dinamike

fizičkih, hemijskih i dinamičkih procesa fluida u atmosferi. Ovaj tip

modela omogućava predviđanje koncentracije zagađujuće materije u ma

kojoj tačci prostora, u bilo kom vremenskom trenutku, na osnovu

poznavanja koncentracije u tačci receptoru i koncentracije na izvoru

zagađenja;



10

Modeli prihvatanja (receptor modeli) koji se zasnivaju na zavisnosti

između koncentracije u receptoru i koncentracije na izvoru zagađenja;

Stohastički modeli koji se zasnivaju na poluempirijskim matematičkim

zavisnostima između koncentracija zagađujućih materija i faktora koji

mogu uticati na njih, nezavisno od fizičkih procesa u atmosferi;

„Box“ (kutijasti) modeli kod kojih ulazne i izlazne veličine definišu

zapreminu atmosfere u kojoj će se izračunavati prosječna koncentracija

zagađujuće materije unutar te jedinice zapremine atmosfere.

Prenošenje zagađujućih materija i raspodjela njihovih koncentracija zavisi od

kretanja atmosferske mase pod uticajem polja vjetra, horizontalnih i vertikalnih

strujanja, miješanja vazduha po visini, hemijskih reakcija pojedinih zagađujućih

materija i njihove razgradnje u atmosferi i brzine taloženja [1]. Primjena

matematičkog modeliranja vazduha omogućava proračun koncentracija zagađujućih

materija u posmatranoj jedinici prostorne mreže, odnosno odabranog domena, u

svakom vremenskom trenutku.

Za posmatranje i predviđanje atmosferskih procesa primjenjuju se različiti

matematički algoritmi zavisno od složenosti primjene samog modela [3]:

Hanna 59-62 modelom procjenjuje se najviša koncentracija

zagađujućih materija emitovanih iz tačkastog izvora zagađenja u smjeru

vjetra.

Kod Box modela primjenjuje se najjednostavniji algoritam. Polazi se od

pretpostavke da vazduh ima oblik kutije, pri čemu je homogene

koncentracije. Upotrebljava se za procjenu srednje koncentracije

zagađujuće materije iznad vrlo velike površine, ali ne omogućava

indikaciju prostorne disperzije.

Gausov model 8,11,12 se najčešće upotrebljava u analizi prenošenja

zagađujućih materija u vazduhu, naročito prilikom analize disperzije iz

tačkastih izvora. Zasniva se na pretpostavci da će zagađujuća mateija

dispergovati u skladu sa normalnom statističkom distribucijom.

Eulerov model 1,3,8 atmosfere primjenjuje se na posmatranje difuzne

promjene unutar stacionarnih elemenata zapremine uzduž putanje mlaza

dima (smješa gasova u kojoj se nalazi aerosol čvrstih čestica i kapljica

vode nastalih kondenzacijom proizvoda sagorijevanja).

Lagrangeov 1,3,8 model atmosfere primjenjuje se prilikom

posmatranja promjene unutar kontrolnih elemenata zapremine koji se

kreću u smjeru širenja zagađujuće materije.

Kako je atmosfera sistem velike zapremine koji praktično nema prepreka, tj.

nije ograničen zidovima reakcionog suda, proračun fizičkih parametara vrši se u

manjem ograničenom prostoru, odnosno kontrolnom elementu zapremine. Veličina

kontrolnog elementa zapremine bira se zavisno od vrste analize koja se sprovodi

(lokalnih, regionalnih ili globalnih razmjera). Kod kutijastog modela npr. analiziraju

se parametri unutar samo jednog kontrolnog elementa zapremine. Bitno složeniji

proračuni su kod primjene jednodimenzionalnih, dvodimenzionalnih, a pogotovo kod

trodimenzionalnih modela, gdje se osim promjena koncentracija zagađujućih materija



11

u vremenu, posmatraju i prostorne promjene koncentracija zagađujućih materija.

Jednodimenzionalni modeli nalaze primjenu pri proračunu vremenske promjene

koncentracija nekog značajnog sastojka atmosfere, npr. ozona, po visini atmosfere.

Dvodimenzionalni modeli nalaze primjenu kod proračuna visinskih i prizemnih

koncentracija zagađujućih materija koje uzrokuju kisele kiše (npr. SO2 i NOx koji su

emitovani na određenom području), dok se trodimenzionalni modeli koriste za

proračun raspodjele koncentracije zagađujućih materija na većim prostorima,

uključujući i globalnu skalu [1,2,4].

Primijenjeni model mora da uzme u obzir veliki broj faktora koji određuju

transportne procese prenošenja zagađujuće materije (npr. jačina i pravac vjetra),

depoziciju zagađujuće materije, hemijske i fotohemijske rekacije, meteorološke

uslove, karakteristike terena, itd. U tom kontekstu odgovarajuće performanse imaju

svi trodimenzionalni mrežni modeli zasnovani na Euler-Lagrangeovoj shemi u kojoj

se područje koje je predmet razmatranja posmatra u fiksnom referentnom sistemu,

unutar koga se čestice kreću i prolaze faze transformacije. Trodimenzionalna mreža je

kvadratnog oblika, dok se putanja kretanja čestice proračunava primjenom

odgovarajućih fizičko-matematičkih jednačina. Pri tom je složenost primjene

trodimenzionalnog modela uslovljena ne samo analizom velikog broja kontrolnih

elemenata zapremine, već i nesigurnošću koja je uzrokovana i obradom velikog broja

ulaznih podataka koji nijesu dovoljno precizno definisani [1,4].

Prosječno vrijeme zadržavanja pojedinih sastojaka u vazduhu je vrlo različito i

zavisi prije svega od njihove hemijske i fotohemijske reaktivnosti. Pri tome hemijske

reakcije, odnosno reakcije izazvane toplotom, imaju podjednak značaj kao

fotohemijske reakcije koje su izazvane elektromagnetnim zračenjem. Značaj

pojedinačne reakcije zavisi od njene relativne brzine u odnosu na druge reakcije,

odnosno neophodno je poznavati kinetiku i mehanizme posmatranih reakcija.

Reakcije u vazduhu se odvijaju u homogenoj, isključivo gasovitoj fazi, ali i u

heterogenim sistemima uz učešće čvrstih i tečnih čestica aerosola ili prašine. U

kontekstu navedenog očigledno je da je kod matematičkog modeliranja neophodna

primjena zakona o održanju mase i energije, te izvođenje jednačina za prenos

zagađujućih materija unutar kontrolnog elementa zapremine i jednačina kojim se

određuju fizičke interakcije između susjednih elemenata zapremine [1,3].

Na ovaj način definisani matematički modeli uzimaju u obzir hemizam reakcija

zagađujućih materija koje se odvijaju u atmosferi, uključujući i simulaciju prenošenja

zagađujućih materija uslovljenu meteorološkim faktorima [1]. Meteorološki parametri

se obrađuju posebnim modelima koji mogu da reprodukuju polje vjetra, visine slojeva

atmosfere gdje se odvijaju reakcije zagađujućih materija, kao i druge pokazatelje od

značaja za prenošenje (disperziju) zagađenja [1,4].

U razumijevanju dispererzije zagađujućih materija u vazduhu neophodno je

primijeniti izračunavanje dinamike fluida. CFD modeli (eng. Computational Fluid

Dynamics) nastali su kao rezultat potrebe određivanja disperzije zagađujućih materija

na malim područjima, duž pristupnih puteva, rijeka, dolina ili prolaza kroz visoke

geografske profile (brežuljci, planine itd.) [3]. Najznačajniji modeli disperzije koji se

koriste u praksi su sljedeći trodimenzionalni (3D) modeli: CALPUFF, ISCST3 (eng.

Industrial Source Complex-Short Term, Version 3), RAM, CTDMPLUS (eng.

Complex Terrain Dispersion Model), INPUFF, DEGADIS (eng. Dense Gas

Dispersion Model).



12

U ovom radu je izvršena analiza kvaliteta vazduha u urbanom i širem području

opštine Pljevlja analizom prenošenja zagađujućih materija iz tačkastih, linijskih i

površinskih izvora zagađenja primjenom trodimenzionalnog CALPUFF

matematičkog modela.

2.1.4. Gausov model

U osnovi modela disperzije nalazi se algoritam Gausovog modela, pri čemu se

njegova primjena zasniva na pretpostavci da će zagađujuća materija dispergovati u

skladu s normalnom statističkom distribucijom 3. Kao što je prethodno navedeno

putanja izvjesne količine efluenta u gasovitom stanju koji se ispušta u atmosferu u

posmatranoj tačci prostora opisuje se perjanicom. Atmosferska difuzija uzrokuje

ponašanje putanje efluenta, dok se efluent širi zavisno od temperaturnog profila, sa

povećanjem udaljenosti od mjesta ispuštanja.

Ovaj vid kretanja predstavlja kombinaciju difuzije i turbulentnog miješanja

vazduha. S tim u vezi u opisivanju takvog kretanja polazi se od opšte

trodimenzionalne jednačine difuzije 11,8: 2 2 2

2 2 2x y z x y z

ci ci ci ci ci ci civ v v K K K

t x y z x y z

(1)

Ukoliko se pretpostavi da je brzina vjetra konstantna sa promjenom visine, tako

da u horizontalnom smjeru iznosi vs, tj. da je vx=vs, vy=vz=0, da je horizontalna

disperzija mala u poređenju sa brzinom kretanja vazduha u tom smjeru, kao i da se

emisija efluenta u atmosferu Q (kg/m2s) smatra konstantnom u vremenu, jednačina se

rješava primjenom graničnih uslova (koncentracija iščezava kada x i z teže u

beskonačnost; maksimalna je kada je x=0 i z=0; koordinate su jednake nuli u tačci

emisije efluenata). Kao rezultat dobija se eksponencijalna funkcija kojom se opisuje

normalna Gausova statistička raspodjela koja glasi:

2 2

4

4

s

y z

v y z

x K K

i

y z

Qc e

K K

(2)

Dobijena jednačina pokazuje da raspodjela koncentracija efluenata ci u

smjerovima y i z ima oblik Gausove funkcije raspodijele greške f (z), čiji je oblik

2 2k zk

f z e

(3)

sa standardnom devijacijom 2

2

1

2k .

Upoređivanjem jednačina zaključuje se da je standardna devijacija za smjerove

y i z kako slijedi:

2 2,

y zy z

s s

xK xK

v v (4)



13

Uvrštavanjem u jednačinu (2) dobija se raspodjela koncentracije u smjerovima y

i z u funkciji srednje brzine vs i standardnih devijacija koje se nazivaju koeficijent

horizontalne disperzije y i koeficijent vertikalne disperzije z :

2 2

2 22 2

2

y z

y z

i

s y z

Qc e

v

(5)

Obzirom da se u stvarnosti emisija efluenata ne odvija iz početka koordinatnog

sistema, već se emituje na određenoj visini (visina dimnjaka z=h), a širenje postoji

samo kod pozitivnih vrijednosti z, rješavanjem ovog slučaja diferencijalne jednačine

dobija se sljedeća jednačina 10-12:

2 22 2

2 2 2 22 2 2 2

2

y z y z

z h z hy y

i

s y z

Qc e e

v

(6)

Primjenom ove jednačine proračunava se koncentracija zagađujuće materije u

trodimenzionalnom prostoru zavisno od pravca vjetra duž ose x i rasta koncentracije

zagađujuće materije nakon emisije iz tačkastog izvora Gausovom raspodjelom duž

osa y i z. Q je masa oslobođene zagađujuće materije iz tačkastog izvora, dok je vs

srednja brzina vjetra.

Gausova raspodjela koncentracija zagađujuće materije emitovane iz

kontinualnog tačkastog izvora, na efektivnoj visini H, u poprečnom presjeku na

nizstrujnoj udaljenosti od izvora emisije, prikazana je na slici 2 8.

z

-y

y

H

x z2

y2

Slika 2. Gausova raspodijela koncentracija zagađujuće materije

Prvobitno je Gausov model raspodjele razvijen za tačkaste izvore, ali je kasnije

prilagođen za linijske i površinske. U tom kontekstu linijski izvor je posmatran kao

aproksimacija serije tačkastih modela.

Koeficijenti horizontalne i vertikalne disperzije (standardne devijacije), y i z

su funkcije stabilnosti atmosfere 8. Za koeficijent horizontalne disperzije, uzimajući



14

u obzir najstabilniju klasu atmosfere (F) i najmanaje stabilnu klasu atmosfere (A),

dobijaju se sljedeće funkcije 1,7

0,22

1 0,0001

A

y

x

x

(7)

0,04

1 0,0001

F

y

x

x

(8)

Može se zaključiti da je disperzija duž ose y za jednake udaljensoti u pravcu

vjetra veća kada je riječ o nestabilnoj klasi atmosfere, odnosno kada su prisutna

strujanja i turbulencije vazduha.

Gausova jednačina raspodjele je najčešće korišćen model perjanice i nalazi se

u osnovi modela koje preporučuje USEPA (US Environmental Protection Agency). U

izvođenju Gausove jednačine disperzije korišćen je niz pretpostavki i ograničenja. Pri

tom je posmatran samo jedan izvor zagađenja i kontinuirana uzlazno podignuta

perjanica nad ravnim terenom, dok savremeni matematički modeli uključuju više

izvora zagađenja na kompleksnom terenu. Najvažnije pretpostavke i ograničenja kod

primjene Gausovog modela disperzije su 1,8:

tačnost predviđanja visine podizanja perjanice budući da ta visina utiče

na visinu emisije u Gausovoj jednačini disperzije;

tačnost koeficijenata disperzije (vertikalna i horizontalna standardna

devijacija distribucije emisije) u Gausovom modelu disprezije;

pretpostavka usrednjenog vremenskog perioda u kome se proračunava

prizemna koncentracija zagađujuće materije pomoću koeficijenata

disperzije;

brzina vjetra i njen smjer su konstantni od tačkastog izvora do receptora;

atmosferska turbulencija je takođe konstantna duž cijele putanje dima;

cijela perjanica je homogena, što znači da nema taloženja ili ispiranja;

čestice gasa (dima) nisu apsorbovane u vodi, u vazduhu, ili vegetaciji;

efluenti nisu podvrgnuti hemijskim transformacijama;

postoji samo vertikalna i poprečna disperzija (nema nizstrujne disperzije);

perjanica se širi u čunjastom obliku dok putuje nizstrujno, pri čemu je

idealni čunjasti oblik samo jedan od mnogih uočenih oblika perjanica;

uslovi terena se uključuju primjenom jedne grupe disperzionih

koeficijenata za ruralno područje, odnosno druge grupe koeficijenata za

urbano područje; osnovna Gausova jednačina disperzije ne uključuje

režime terena kao što su doline, planine i obale.

Gausov model pretpostavlja idealan stacionarni slučaj, sa konstantnim

meteorološkim uslovima duž velikih udaljenosti, idealnu geometriju perjanice,

jednolik, ravan teren, kompletan bilans mase i tačnu Gausovu raspodijelu.



15

2.1.5. Značaj hemijskih reakcija za modeliranje kvaliteta vazduha

Simulacija zagađenja vazduha korišćenjem matematičkih modela za praćenje

kvaliteta vazduha omogućava definisanje zavisnosti koncentracija zagađujućih

materija u posmatranoj sredini (imisija) od emisija primarnih zagađujućih materija i

prekursora sekundarnih zagađujućih materija, uzimajući u obzir meteorološke

pokazatelje, topografiju terena i parametre koji se odnose na hemijske transformacije

1.

Usljed neograničenosti vazdušnog prostora u vazduhu se istovremeno odvija

veliki broj procesa, kao što su kretanje čestica (bitni aspekti kretanja čestica su

navedeni u tačci 2.1.2), hemijske i fotohemijske reakcije, kao i adsorpcija i desorpcija

supstanci sa aerosolnih čestica. Uz poznavanje kinetike procesa koji se odvijaju u

atmosferi neophodno je poznavanje i mehanizama posmatranih reakcija.

Pored hemijskih reakcija koje su izazvane toplotom, čija brzina zavisi od

temperature, u atmosferi se odvija i veliki broj fotohemijskih reakcija koje su izazvane

energijom svjetlosti. Pri interakciji zračenja sa česticama mogući su sljedeći procesi:

refleksija zračenja od čestice, prolaženje zračenja kroz česticu, uz eventualno

prelamanje i apsorpcija zračenja od strane čestice. Za atmosfersku hemiju

najznačajniji su procesi apsorpcije i refleksije.

Pri apsorpciji zračenja, zavisno od energije zračenja i strukture čestice, može

doći do promjene u njenoj strukturi, što se naziva fotohemijsko pobuđivanje ili

fotohemijska ekscitacija. Pri apsorpciji količine energije koja je nedovoljna za

pobuđivanje doći će samo do povišenja kinetičke energije čestice, odnosno do njenog

zagrijavanja. Nakon faze ekscitacije, na račun dobijene energije reakcija može da se

nastavi na više načina 2.

Kao što je navedeno u tačci 2.1, pored gasova atmosfera sadrži i suspendovani

materijal u obliku vrlo sitnih čestica ili kapljica koji se zove aerosol. Bez obzira na

agregatno stanje aerosola, za ove čestice se u atmosferskoj hemiji koristi termin

čestica, kao i za molekule, atome i radikale. Poluprečnik čestice aerosola mora biti

manji od 1µm da bi se čestica zadržala u dužem periodu suspendovana u vazduhu. Po

definiciji čestice aerosola su veće od poluprečnika molekula (oko 2x10-4

µm), a manje

od 500 µm (prašina). Obzirom na veoma izražene posljedice dejstva aerosolnih

čestica na zdravlje čovjeka i živi svijet, pridaje im se posebna pažnja od početka 90-

tih godina XX vijeka. Neke od posljedica dejstva aerosola su sljedeće: udisanjem

vazduha sa visokom koncentracijom aerosolnih čestica i prašine raste vjerovatnoća da

će doći do oštećenja u organizmu; utiču na klimu Zemlje; na površini aerosolnih

čestica odvijaju se neke od reakcija koje su ključne za hemizam atmosfere; umanjuju

vidljivost zbog rasipanja i apsorpcije u vidljivom dijelu spektra elektromagnetnog

zračenja. Neke od šire prisutnih vrsta aerosola su: dim koji predstavlja smješu gasova

u kojoj se nalazi aerosol čvrstih čestica i kapljica vode, nastalih koagulacijom,

odnosno kondenzacijom proizvoda sagorijevanja; magla koja predstavlja aerosol

kapljica vode nastalih kondenzacijom vodene pare; leteći pepeo koji se sastoji od

čestica pepela koje zbog svojih malih dimenzija imaju osobinu aerosola 2.

Prema porijeklu razlikuje se: primarni aerosol koji nastaje procesima kao što je

sitnjenje materijala na površini Zemlje (terestrični aerosol) ili rasprskavanje morske

vode (marinksi aerosol) i sekundarni aerosol koji nastaje hemijskim reakcijama u

vazduhu. Za stvaranje čestica sekundarnog aerosola prirodnog porijekla, najznačajnije



16

su suspstance biogenog porijekla kao što su: SO2 koji nastaje oksidacijom biogenog

H2S, zatim NH3, kao i oksidi azota koji nastaju oksidacijom NH3, ugljovodonici i

njihovi oksidacioni i polimerizacioni proizvodi, vodena para i druge supstance.

Stvaranje aerosola iz ovih reakcija odvija se preko velikog broja homogenih i

heterogenih hemijskih i fotohemijskih reakcija. Najznačajnija reakcija u stvaranju

troposferskog aerosola jeste oksidacija SO2 do SO3, obzirom na visoku koncentraciju

sulfata u aerosolu 2.

2.1.5.1. SO2 u atmosferi

Sumporna jedinjenja primarno se klasifikuju u zagađujuće materije usljed

njihovog svojstva da reaguju sa vodenom parom formirajući izmaglicu sumporne

kiseline. Sumporna kiselina koja potiče iz vazduha nalazi se u magli, smogu, kiseloj

kiši i snijegu, ali i prirodnim ekosistemima na koje štetno djeluje.

Sagorijevanje goriva koja sadrže sumpor (na prvom mjestu uglja) nastaju

zagađujuće materije koje se javljaju u obliku sumpor(IV)-oksida (SO2) i sumpor(VI)-

oksida (SO3), koji se zajedničkim imenom nazivaju sumporni oksidi (SOx). Nivo

emisija SOx direktno zavisi od sadržaja sumpora u gorivu. Obično se oko 95 %

sumpora u gorivu emituje kao SO2, 1-5 % kao SO3, i 1-3 % kao čestice sulfata.

Čestice sulfata se ne smatraju dijelom ukupnih emisija SOx 20.

Čestice stratosferskog aerosola, kao i troposferskog, raznovrsnog su porijekla.

Najviša koncentracija aerosola sumporne kiseline je nešto iznad 30-tog km i taj sloj se

zove Jungeov sloj, dok je maksimalna koncentracija sulfatnog jona na visini oko 25

km. U skladu sa ovim teorijama H2S i SO2 ne prelaze u značajnijoj količini iz

troposfere u stratosferu zbog povoljnih uslova u troposferi za njihove hemijske

transformacije. Za ostala sumporna jedinjenja prisutna u troposferi u tragovima, kao

što su karbonil-sulfid (COS), ugljen(IV)-sulfid (CS2), a donekle i dimetil-sulfid

(CH3)2S, hemizam troposfere ne predstavlja barijeru, tako da ova jedinjenja prelaze u

stratosferu 2. Hemizam SO2 u troposferi [20] može se prikazati kako je dato

jednačinama od (9) do (14-6).

Mazut se u najvećoj količini upotrebljava za generisanje toplote, pare i

električne energije u energetskim postrojenjima, pri čemu se sumpor oksiduje do SO2.

Iako se povremeno može redukovati do H2S, najveći dio se dalje oksiduje do SO3.U

„čistom“ vazduhu oksidacija SO2 do SO3 direktnom reakcijom sa kiseonikom je spora:

2 2 31

2SO O SO (9)

U prisustvu čestične materije (npr. metalne soli) i (ili) Sunčevog zračenja,

reakcija je katalizirana i odvija se brzo:

2 2 31

2h ili

čvrstečesticeSO O SO

(10)

SO3 sa vodom u vazduhu brzo stvara sumpornu kiselinu (H2SO4):

3 2 2 4SO H O H SO (11)

koja nastaje i iz reakcije SO2 sa vodom u prisustvu metalnih soli kao katalizatora:



17

2 2 2 3

2 3 2 2 4

2 2 2 2 4

1 O2

1 O 2

M

M

SO H O H SO

H SO H SO

SO H O H SO

Nastala H2SO4 reaguje sa amonijakom ili metalnim solima stvarajući

odgovarajuće sulfate:

2 4 3 4 42

2 4 2 4

2

2 2

H SO NH NH SO

H SO NaCl Na SO HCl

Kinetički model oksidacije SO2 u atmosferi potvrđuje da je oksidacija SO2 u

prisustvu čestične materije prisutne u vazduhu od male važnosti zbog brzog zasićenja

površine čestice. Vjerovatnije je da se transformacija SO2 do sulfata odvija pomoću

reakcije oksidacije SO2 u tečnoj fazi. Prosječno vrijeme boravka oksidovanih oblika

sumpora u donjim slojevima atmosfere iznad Evrope procjenjuje se na oko jedan dan.

U stratosferi se sumpor u karbonil-sulfidu oksiduje postepeno do sulfata

sledećim nizom reakcija 2:

2

2

2

2 3

3 2 2 3

3 2 2 4

COS OH CO HS

HS OH H SO

SO OH SO H

SO OH HSO

HSO O HO SO

SO H O H SO

2.1.5.2. Nastajanje fotohemijskog smoga u atmosferi

Prisustvo fotohemijskog smoga u atmosferi uzrokuje smanjenu vidljivost, kao i

negativne efekte na zdravlje čovjeka. Reakcija ugljovodonika i azotnih oksida u

prisutvu sunčeve svjetlosti dovodi do formiranja fotohemijskog smoga.

Sljedećom shemom (slika 3) može se prikazati hemizam NOx koji dovodi do

formiranja fotohemijskog smoga [1,7]:

(12-1)

(12-2)

(12-3)

(13-1)

(13-2)

(14-1)

(14-2)

(14-3)

(14-4)

(14-5)

(14-6)



18

Slika 3. Formiranje fotohemijskog smoga

Formiranje fotohemijskog smoga započinje nastajanjem NO i reaktivnih

ugljovodonika usljed sagorijevanja goriva. NO reaguje sa ozonom koji je prisutan u

troposferi ili radikalima ugljovodonika (RO2) usljed čega nastaje NO2

(kao aktivni

molekulski radikal). Ovaj radikal adsorbuje sunčevu svjetlost (h) što dovodi do

nastajanja NO i atomskog kiseonika. Atomski kiseonik reaguje sa ozonom u

troposeferi koji se uključuje u reakciju sa NOx. Atomski kiseonik može takođe da

reaguje sa slobodnim hidroksilnim radikalom (OH), i ozonom, usljed čega nastaju

reaktivni radikali ugljovodonika koji reaguju sa NOx. Ovi radikali reaguju sa

komponentama smoga, kao što je PAN (peroksiacetil nitrat) i aldehidima (RC=OH,

gdje je R lanac ugljovodonika). Prethodna shema prikazuje reakcije NOx, uključujući

reakcije izmedju NO i NO2, i nastajanje HNO3. Nastajanje fotohemisjkog smoga se

može prikazati i sledećim nizom reakcija:

2

2 3

3 2 2

1

3 2

1

1

2

2 2

2 2

2 3

2

NO hv NO O

O O M O M

O NO NO O

O hv O D O

O D M O M

O D H O OH

CO OH CO HO

HO NO NO OH

OH NO HNO

gdje je O(1D) mješavina atomskog i molekulskog kiseonika.

Na osnovu istraživanja reakcije azotnih oksida u ozonskom sloju 48, u prvom

redu azot(II)-oksida (NO) i azot(IV)-oksida (NO2), izveden je model od 56 reakcija,

na osnovu kojeg se došlo do zaključka da oksidi azota imaju vrlo značajnu ulogu u

hemiji gornje atmosfere i ozonskog sloja. Splet ovih reakcija predstavlja prirodnu

(15-1)

(15-2)

(15-3)

(15-4)

(15-5)

(15-6)

(15-7)

(15-8)

(15-9)

Spiranje bez padavina



19

ravnotežu. Neposredno unošenje oksida grupe NOx (NO, N2O3, NO2) u stratosferu

izaziva poremećaj ravnoteže. Obzirom na hemijsku reaktivnost oksida ove grupe,

smatralo se da ne prelaze u značajnijoj količini u startosferu. Međutim na visokoj

temperaturi u motoru letjelica dolazi do oksidacije molekulskog azota kiseonikom uz

stvaranje različitih oksida azota koji emisijom iz aviona dospijevaju i u stratosferu 2.

2.1.6. Složene hemijske reakcije u atmosferi

Za potrebe analize kvaliteta vazduha u urbanom i širem području opštine

Pljevlja uzete su u obzir fizičko-hemijske reakcije primarnih zagađujućih materija

koje kao produkte daju sekundarne zagađujuće materije i uzrokuju prenos zagađujućih

materija antropogenog i prirodnog porijekla.

Kao rezultat složenih hemijskih reakcija koje se odvijaju u vazduhu iz molekula

azot(IV)-oksida i sumpor(IV)-oksida uz učešće slobodnih radikala dobijaju se

produkti u tečnom, gasovitom i heterogenom stanju koji u konačnom kao proizvod

reakcije daju složena jedinjenja u formi aerosola. Za potrebe matematičkog

modeliranja ovako nastala jedinjenja tretiraju sa kao čestice čije se rasprostiranje

modelira. Ključnu ulogu u nastajanju aerosola ima ozon i isparavanje koje je prisutno

u atmosferi ili nastaje kao posljedica zagađenja vazduha 1,4. U početnoj fazi

nastajanja čestica aerosola dolazi do formiranja sumporne i azotne kiseline. Dalji

hemizam rekacija koje uslovljavaju da produkti reakcija pređu u oblik aerosola, uz

transformaciju SO2 iz gasovitog stanja u sulfate (SO42-

) u čvrtsom agregatnom stanju i

transformaciju NOx iz gasovitog stanja u nitrate (NO3-) u čvrstom agregatnom stanju,

prikazani su na slici 4 i slici 5.

gasoviti

SO2

heterogene

reakcije

tečna faza

reakcija

gas. faza

reakcija

SO42-

aerosol

fotohemijska

reakcija

O3, H2O2

OH

joni metala i

aerosol ugljenika

vodena para isparavanje

h ROx., NOx

Slika 4. Transformacija SO2 u aerosol



20

gasoviti

NOx

tečna faza

reakcija

gasovita faza

reakcija

NO3-

aerosol

OH., O3, RO

.2, HO

.2

vodena para iz

oblaka

isparavanje

HNO3

NH3

fotohemijska

reakcija

h ROx.

Slika 5. Transformacija NOx u aerosol

2.1.7. Matematički CALPUFF model

Matematički CALPUFF model koji je primijenjen u okviru analize kvaliteta

vazduha u urbanom i širem području opštine Pljevlja zasniva se na složenim

proračunima koji u osnovi imaju Gausovu zakonitost raspodjele.

Prethodno je prikazano razmatranje modela disperzije efluenata kod koga je

dostignuta maksimalna visina podizanja, tj. kada je uspostavljena temperaturna

ravnoteža između toplijeg mlaza dima (gasa) iz dimnjaka i vazdušne mase nošene

poprečnim vjetrom. Brojni naučnici su razmatrali putanju efluenta (dima) do konačne

visine podizanja odvojeno od disperzije dugi niz godina. U početnim fazama

istraživanja razmatrani su eksperimentalni podaci koji nijesu bili precizni, a zaključci

su se zasnivali na direktnoj zavisnosti visine podizanja dima od odnosa brzine

izlaznog mlaza i brzine vjetra ili pak na međuzavisnosti kinetičke energije mlaza i

kinetičke energije okolnog vazduha 8,11.

Stoga je bilo neophodno razviti “integralni” model. Varijabile koje se

posmatraju unutar poprečnog presjeka dima imaju prekid na granici perjanice dima i

okolnog vazduha. Mjesto prekida naziva se “granični sloj perjanice” (eng. plume

boundary layer) 1. U tom kontekstu značajna je “relacija ulaska” (eng. entrainment

relation) koju je uveo Taylor 1948. godine 50. Pretpostavio je da je brzina ulaska ve

(brzina kojom okolna vazdušna masa ulazi u perjanicu dima kroz granični sloj

perjanice) proporcionalna brzini dima unutar perjanice us. Ovakav pristup relevantan

je za predviđanje putanje dima pod stabilnim ili neutralnim atmosferskim stanjima,

gdje turbulencija uzrokovana potiskom unutar perjanice dominira nad atmosferskom

turbulencijom.

Briggs je 1975. godine 52 razvio skup empirijskih formula za uzlazno

podignute perjanice primjenom daljih pojednostavljenja (ravnomjerna brzina vjetra i

ravnomjerna termička stratifikacija) i dimenzionalnom analizom. Te formule

predstavljaju osnovu za predviđanje podizanja dima kod modela odobrenih od strane

EPA-e [1].



21

U uslovima turbulentne atmosfere predviđanje podizanja dima je znatno

komplikovanije. U tim uslovima model za podizanje dima razvio je Weil 1986.

godine 69. Predložio je da se vertikalna komponenta brzine okolnog vazduha tretira

kao slučajna varijabila u propisanoj funkciji gustine vjerovatnoće.

Iako su Briggsove jednačine našle primjenu sa zadovoljavajućom preciznošću

kod stabilnog i neutralnog stanja atmosfere, poslužile su i za izvođenje jednačina na

kojim se zasniva primjena CALPUFF matematičkog modela 1,41,48.

Pri modeliranju prenošenja dimne perjanice ista se posmatra kao kontinuirani

niz pojedinačnih “paketa” efluenta zagađujuće materije, u obliku mjehura (eng. puff),

u kojim se nalazi određena količina zagađujuće materije. U vremenskom intervalu u

kome se vrši uzorkovanje mjehur se posmatra kao kontrolni element zapremine

efluenta u kome je konstantna koncentracija zagađujuće materije Nakon mjerenja

koncentracije mjehur se kreće, transformiše, mijenja oblik i energiju kojom raspolaže,

do sljedećeg uzorkovanja, pri čemu se utvrđuje koncentracija zagađujuće materije

koja se u mjehuru transportuje do receptora. U finalnoj tački putanje perjanice,

odnosno receptoru, koncentracija je izvedena kao suma prosječnih vrijednosti

koncentracija zagađujuće materije mjerenih u mjehuru u posmatranim tačkama

uzorkovanja, u vremenskom intervalu u kome se vrši uzorokovanje. Osnovnu

jednačinu (16) kojom se izračunava koncentracija zagađujuće materije koja se u

mjehuru transportuje do receptora postavio je Zannetti 1981. godine 1: 22

22 22

2

ca

yx

dd

i

x y

Qc Ge e

(16)

2

2

2

2

1/2

2

2

e

z

H nh

nz

G e

(17)

gdje je:

ci-koncentracija u prizemnom sloju (g/m3),

Q-masa zagađujuće materije (g) u kontrolnom elementu zapremine efluenta

zagađujuće materije u vazduhu,

x-koeficijent raspodjele, stadardna devijacija (m), u Gausovom modelu

difuzije, duž pravca prostiranja vjetra,

y -koeficijent raspodjele, stadardna devijacija (m), u Gausovom modelu

difuzije, u pravcu normalnom na pravac prostiranja vjetra,

z-koeficijent raspodjele, stadardna devijacija (m), u Gausovom modelu

difuzije, u pravcu vertikalnom u odnosu na pravac prostiranja vjetra,

da-udaljenost (m) od centra mjehura do receptora u pravcu prostiranja vjetra,

dc-udaljenost (m) od centra mjehura do receptora u pravcu normalnom na

pravac prostiranja vjetra,

G-vertikalna komponenta (m) Gausove raspodjele,

H-efektivna visina (m) udaljenosti centra mjehura od podloge (tla),

h-visina (m) sloja vazdušne mase.

Navedena jednačina u sebi integriše sheme kretanja perjanice gdje dolazi do

separacije i disperzije mjehura ili pak preklapanja i njihovog uzajamnog povezivanja

što dovodi do redukcije broja mjehura koji stižu do tačke receptora. Posebna

jednačina se izvodi kada se posmatra taloženje zagađujuće materije (eng. slug



22

formulation). U tom slučaju se kružne putanje mjehura sa zagađujućom materijom

preklapaju, dok je mala vrijednost udaljenosti na kojoj se mjehuri razdvajaju. U

zavisnosti od toga da li se pri modeliranju posmatraju karakteristike mjehura u svakoj

tačci uzorkovanja, iz kojih se izvode kumulativne vrijednosti, ili pak svojstva

receptora, razlikuje se lokalno modeliranje prenošenja mjehura efluenta i integrisani

CALPUFF sistem prenošenja mjehura.

2.1.7.1. Vlažna i suva depozicija

Značajani aspekti koji se uzimaju u obzir u jednačinama na kojim se zasniva

proračunavanje u CALUFF modelu odnose se na mehanizme vlažne i suve depozicije.

Taloženje zagađujuće materije na tlu, kao i prenos u više slojeve troposfere, doprinosi

redukciji koncentracije zagađujuće materije u vazduhu u slojevima na visini ispod 10

m.

Suva i vlažna depozicija zagađujuće materije u gasovitom stanju i čestice se

odvijaju na različite načine.

Osnovne karakteristike suve depozicije su da vertikalni koncentracioni gradijent

potiskuje molekule prema tlu, pri čemu se na taj način omogućava: njihova adsorpcija

u prvim slojevim tla, ili se pak zadržavaju u slojevima vazduha koji se kreću

laminarno pri njihovom direktnom kontaktu sa tlom ili hemijski reaguju sa

molekulima koji se nalaze na tlu.

Brzina suve depozicoje vg definisana je sljedećom jednačinom 1,7:

( )

g

g

z

Fv

c

gdje je Fg fluks gasa pri tlu i c(z) koncentracija gasa na visini z na kojoj se gas nalazi.

Znatno je korisnija inverzna veličina vg definisana kao indukovani otpor kretanju rg.

Za vlažnu depoziciju gasa u kontekstu prikazanih hemizama reakcija

karakteristično je da zagađujuće materije dospijevaju na tlo spiranjem snijegom ili

kišom. Ova jedinjenja primarno dolaze do oblaka gdje se odvijaju hemijske reakcije,

a zatim dolazi do spiranja u formi kapljica i pahulja snijega.

Suspendovane čestice sa prečnikom manjim od 10 µm imaju različitu putanju

depozicije, obzirom da imaju neznatnu masu i stoga su podložnije uticaju gravitacije

nego gasovi. Značajan dio suspendovanih čestica se taloži sedimentacijom.

Ako je ρp gustina čestice, r je prečnik, ρo gustina vazduha, a koeficijent

kinematskog viskoziteta, brzina depozicije čestice na tlo, koja je i krajnja brzina,

proračunava se formulom 1,7:

22

9

p

s

o

grv

v

Pored toga čestice prašine talože se, takođe, zajedno sa većim brojem čestica

manje gustine, kao što su npr. čestice u gasovitom stanju. Drugačiji mehanizam suve

depozicije odvija se kada čestica uđe u element zapremine vazduha i nošena vjetrom

dospijeva do tla.

(18)

(19)



23

Umjesto toga vlažna depozicija se uglavnom dešava kada se čestice ponašaju

kao nukleusi procesa kondenzacije za molekule vode koji prelaze u formu kiše ili

snijega.

2.1.7.2. Struktura matematičkog CALPUFF modela

Svaki model primijenjen za modeliranje kvaliteta vazduha zahtijeva:

određivanje meteorologije za vremenski period koji se posmatra zajedno sa

geomorfološkim karakteristikama terena i precizno utvrđivanje emisionih scenarija za

posmatrani period i područje.

CALPUFF matematički model sastoji se od 3 ključne komponente, i to:

CALMET, CALPUFF i CALPOST, i velikog broja predprocesorskih programa koji

su izrađeni kako bi omogućili usklađivanje sa standardima, i osnovnim meteorološkim

i geografskim podacima.

Primarni rezultat primjene CALPUFF matematičkog modela su časovne

koncentracije ili časovne depozicije koje su proračunate na odabranoj lokaciji

receptora. CALPUFF model simulira meteorološke uslove i transport zagađujuće

materije, transformaciju i depoziciju. CALPUFF ima prerformanse koje se zasnivaju

na primjeni meteoroloških polja koje produkuje CALMET model, ili pak koristi

meteorološke podatke dobijene na meteorološkim stanicama u formatu koji je

konzistentan sa formatom koji se primjenjuju u radu stanica tipa ISCST3 [79] ili

CTDMPLUS [74]. Ove stanice treba koristiti ograničeno jer ne omogućavaju

CALPUFF modelu da iskoristi u cjelosti svoje performase za prostornu analizu

variranja meteoroloških parametara 7.

Pri tom se geomorfološki podaci prate za svaku ćeliju domena i posmatraju kao

konstantne veličine pri pokretanju modela, dok su meteorološki podaci dostupni samo

za pojedine tačke domena (najčešće podaci dobijeni na meteorološkim stanicama).

Kako modeli prenošenja zahtijevaju izvedene podatke koji se odnose na polje vjetra i

stabilnost atmosfere, proračunate za svaku ćeliju domena, neophodno je

predprocesorskim programima obraditi meteorološke podatke tako da se dobiju

izvedeni podaci o poljima vjetra i stabilnosti atmosfere za svaku pojedinačnu ćeliju

domena. Meteorološki predprocesor za CALPUFF model je CALMET. Zajedno sa

CALMET predprocesorom koristi se i MM5 model za preciznu obradu meteoroloških

podataka u višim slojevima atmosfere.

CALMET je meteorološki model koji produkuje časovno polje vjetra i

temperature u trodimenzionalnoj mreži geografskog domena. Rezultati koji se

dobijaju upotrebom CALMET modela u sebi integrišu i dvodimenzionalna polja koja

daju projekciju visine, karakteristika terena i disperzije. CALMET je model prenosa

zagađujuće materije koji se primjenjuje na analizu mjehura (eng. puff) efluenta

zagađujuće materije emitovane iz izvora zagađenja i simulaciju prenošenja i

transformacija koje se dešavaju na putu prenosa zagađujuće materije. Za te potrebe

neophodno je uključiti meteorološka polja koja generiše CALMET, ili u

jednostavnijem pristupu mogu se koristiti jednostavne neumrežene baze

meteoroloških podataka.Vremenske i prostorne varijacije odabranih meteoroloških

polja su inkorporirane u rezultujući prikaz distribucije mjehura zagađujuće materije u

toku perioda trajanja simulacije 1.



24

Meteorološki podaci koje kao ulazne vrijednosti koristi CALMET model mogu

se klasifikovati u površinske meteorološke podatke i meteorološke podatke koji se

odnose na više slojeve atmosfere. U prvu grupu spadaju časovna posmatranja: brzine

vjetra-stepena padavina, pravca vjetra-tipa padavina (precipitation type code),

temperature, stepena oblačnosti (cloud cover), visine najnižeg sloja oblačnosti (eng.

ceiling height), površinskog pritiska, relativne vlažnosti. U drugu grupu spadaju:

brzina vjetra kao parametar koji je rezultat primjene MM5 modela, pravac vjetra,

temperatura, pritisak u višim slojevima atmosfere 1.

Neki od bitnijih geografskih podataka koje koristi CALMET model kao ulazne

pokazatelje su i sljedeći: nadmorska visina (elevacija) terena, kategorije zemljišta,

dužina neravne površine, albedo, Bowen koeficijent (eng. Bowen ratio), toplotni fluks

zemljišta (konstanta), toplotni fluks zemljišta uslovljen antropogenim aktivnostima,

indeks vegetacione pokrivenosti terena.

CALPOST dalje obrađuje podatke tako da se dobijaju tabelarni sumarni prikazi

rezultata simulacije, uključujući i utvrđivanje maksimalne i druge maksimalne srednje

koncentracije u tročasovnom periodu posmatranja određenog receptora.

CALMET sadrži module koji omogućavaju prognozu generisanja polja vjetra

preko tla i vodene površine. Istovremeno ima performanse koje omogućavaju da

integriše podatke dobijene primjenom MM5/MM4 modela u višim slojevima

atmosfere (odnosno bez upotrebe realnih mjerenja na meteorološkim stanicama) sa

realnim podacima koji se dobijaju posmatranjem na meteorološkim stanicama.

Sheme date na slici 6 i slici 7 prikazuju strukturu matematičkog CALPUFF

modela 7.

Emisije zagađujućih

materija

Emisije

proračunate

predprocesorima

Podaci iz modela

koji se koriste u EU

CALMET 3D meteorološka

polja vjetrova

Umreženi (prostorno

obrađeni ) meteo

podaci

CALPUFF

Podaci o

koncentracijama

Standardne propisane vrijednosti

(srednje koncentarcije, granične

vrijednosti...)

Mape koje daju prikaz

koncentracija

MM5

Slika 6. Struktura matematičkog CALPUFF modela



25

Predprocesori za obradu

meteoroloških i geofizičkih

podataka

CALMET meteorološki model

CALPUFF model prenošenja

CALPOST postprocesor

CSUMM –

Prognostički model

vjetra

CSUMM –

Prognostički model

vjetra

MM5/MM4

meteorološki model

MM5/MM4

meteorološki model

KSP model česticaKSP model česticaCALGRID

fotohemijski model

CALGRID

fotohemijski model

PRTMET

postprocesor

PRTMET

postprocesor

Meteorološko modeliranje

Modeli prenošenja (disperzije)

Postprocesori

Slika 7. Shematski prikaz komponenti CALPUFF modela

2.1.7.3. Karakteristike matematičkog CALPUFF modela

Pored perthodno navedenih karakteristika, CALPUFF model sadrži algoritme

koji omogućavaju: analizu efekata koji se javljaju na malim udaljenostima od izvora,

kao npr. spiranje zagađenja na objektima koji se nalaze na maloj udaljenosti od izvora

zagađenja (eng. building downwash), prolazno podizanje perjanice, ali i efekata na

većim udaljenostim kao što je prenos zagađujuće materije (vlažna emisija i suva i

vlažna depozicija), hemijske transformacije, vertikalnu raspodjelu polja vjetra,

transport iznad vodene površine i analizu efekata interakcija u obalnim područjima.

CALPUFF matematički model ima performance koje omogućavaju

proračunavanje nivoa depozicije gasovitih ili čestičnih zagađujućih materija u funkciji

geofizičkih parametara, meteoroloških uslova, vrste zagađujuće materije. Model je

dizajniran tako da omogućava preračunavanje brzina depozicije za jednu ili više

zagađujućih materija za razliku od modela koji se koriste za testiranje osjetljivosti.

CALPUFF model se primjenjuje na proračunavanje zagađenja iz različitih

izvora zagađenja 1: tačkastih izvora (konstantan ili promjenlijiv nivo emisija),

linijskih izvora (konstantan ili promjenlijiv nivo emisija), čvornih izvora (konstantan

ili promjenlijiv nivo emisija), površinskih izvora (konstantan ili promjenlijiv nivo

emisija).

CALPUFF matematički model podržava promjenljive emisije i meteorološke

uslove:

3D mrežna polja meteoroloških parametara (vjetar i temperatura),



26

prostorno promjenljiva polja vjetra sa promjenljivom visinom slojeva,

brzinom trenja, nivoom padavina, itd,

vertikalno i horizontalno promjenljivo turbulentno kretanje vazdušne mase

i stepen disperzije,

vremenski zavisan izvor emisija i podatke o emisijama.

U matematički CALPUFF model uključene su funkcije od značaja za mjerenje

koncentracije u receptoru (eng. efficient sampling functions), i to funkcije koje se

odnose na: integrisani model rasprotiranja mjehura i dužni model putanje prenošenja

mjehura (taloga).

U primjeni matematičkog CALPUFF modela mogu se koristiti dva tipa

koeficijenata disprezije (σy, σz) 7: Pasquill-Giffordovi (PG) koeficijenti disperzije

(za ruralna područja) i Mc Elroy-Poolerov (MP) koeficijenti disperzije (za urbana

područja).

Za ovaj matematički model karakteristična je veličina vertikalnog širenja vjetra

(eng. vertical wind shear), odnosno promjena pravca vjetra duž vertiklane koordinate,

kada postoji velika razlika u pravcu ili brzini vjetra između slojeva vazduha.

Manifestuje se: odvajanjem mjehurova vazduha (eng. puff splitting) i diferencijalnim

prenošenjem toplote i disperzijom (eng. Differential advection and dispersion).

Za širenje dimne perjanice (eng. plume rise) u CALPUFF modelu

karakteristično je:

parcijalno prodiranje (eng. partial penetration),

ravnomjerno širenje i moment podizanja (eng.buoyant and momentum

rise),

efekti nagiba dimnjaka (eng. stack tip effects),

vertikalno prostiranje vjetra (eng. vertical wind shear),

efekti spiranja na objektima na maloj udaljenosti od izvora zagađenja (eng.

building downwash effects).

Strujanje perjanice je zavisno od složenosti terena. Razlikuju se dva sloja u

strujanju perjanice: gornji koji posjeduje dovoljno energije za transport efluenta do i

iznad brdovitih površina, i donji, mirniji, koji raspolaže energijom koja omogućava

strujanje efluenta oko brdovite površine. Najniža visina na kojoj se postiže

izjednačavanje kinetičke energije koja omogućava strujanje i potencijalne enrergije

koja omogućava podizanje efluenta do vrha brdovitog uzvišenja naziva se visina

razdvajanja tokova strujnice (eng. dividing streamline), Hd (m) 1.

Set preciznih i računski efikasnih postupaka uzorkovanja mjehura uključen je

preko funkcija uzorkovanja (eng. sampling functions) u integrisani CALPUFF model

kojim se rješavaju brojne teškoće proračunavanja širenja zagađujućih materija u

neposrednoj blizini izvora zagađenja. Za primjenu na bliskim poljima oslobađanja

zagađujuće materije u toku rapidno promjenljivih meteoroloških uslova, primjenjuje

se dužni model prenošenja mjehura. Obje tehnike rezultiraju kontinuiranom

perjanicom pri nepromjenljivim uslovima 1.

Geografski podaci koji se integrišu u matematički CALPUFF model

podrazumijevaju umrežena polja (preklopljene slojeve) sljedećih podataka 7: dužina

površine neravnog terena, kategorije zemljišta, nagib terena, indeks vegetacione

pokrivenosti.

U CALPUFF matematički model integrišu se sljedeći meteorološki podaci 1:



27

u, v, w komponente brzine vjetra (3-D),

temperature vazduha (3-D),

brzina površinskog trenja (u),

konvektivna brzina (w),

visina miješanja (zi),odnosno visina na kojoj turbulencija u najvećoj

mjeri utiče na miješanje vazdušne mase (ima najmanju vrijednost gdje je

najveća stabilnost atmosfere),

Monin-Obukhova dužina (dužina na kojoj dolazi do izjednačavanja

uticaja na turbulenciju vazdušne mase usled promjene brzine vjetra i

zagrijavanja sunčevom energijom),

klase atmosferske stabilnosti,

nivo padavina.

Takođe, u matematički CALPUFF model integrišu se časovne vrijednosti

sljedećih parametara na meteorološkim stanicama:

gustina vazduha (ρo),

temperatura vazduha,

kratkotalasno sunčevo zračenje,

relativna vlažnost,

tip padavina.

Za CALPUFF model značajni su sljedeći podaci o emisijama 7:

tačkasti izvori emisija: izvor i podaci o emisijama za tačkaste izvore sa

konstantnim i cikličnim parametrima emisije,

površinski izvori emisija: emisije i površina, visina i lokacija površinskih

izvora sa konstantnim i cikličnim emisionim parametrima,

linijski izvori emisija: izvor i emisioni podaci, visina, dužina, lokacija,

proređivanje vazduha i smjer strujnice kod ravnomjernog prenošenja i

cikličnog prenošenja efluenta zagađujuće materije.

2.1.7.4. Ulazni podaci o koncentracijama zagađujućih materija na izvoru emisije

Tok podataka koji se odnose na koncentracije zagađujućih materija na izvoru

emisije u matematičkom CALPUFF modelu prikazan je na slici 8. Za pokretanje

modela potrebnije je definisati putanju zagađujuće materije nego utvrditi variranje

koncentracija unutar ćelije domena. Podprocesor APEXGRID je primijenjen za

proračunavanje koncentracija zagađujućih materija na izvoru emisije. Ovaj

predprocesor je razvila kompanija Techne u cilju dobijanja podataka o emisijama u

tačkastim, površinskim i linijskim izvorima u formatu koji se zahtijeva matematičkim

CALPUFF modelom 7.



28

Slika 8. Tok obrade podataka o emisijama u CALPUFF modelu

2.1.7.5. Statistički indeksi

U cilju validacije primijenog matematičkog modela prenošenja zagađujuće

materije i potom utvrđivanja potrebnih parametara za ciljne studije koje se zasnivaju

na primjeni tog modela, neophodna je kalibracija modela.

Pod kalibracijom modela podrazumijeva se procedura direktnog poređenja

koncentracija dobijenih modeliranjem u odgovarajućoj tački posmatrane mreže

domena i koncentracija izmjerenih u realnom vremenu na monitoring stanicama u

istoj tački mreže posmatranog domena 1,43.

Za ocjenu performansi modela koriste se statistički indeksi. Za modele

prenošenja u literaturi se sugerišu različiti indeksi, pri čemu se odnose na analize

metodologija koje imaju za cilj procjenu performansi modela koje se opisuju

odgovarajućim parametrima.

Ako su cs i cm vrijednosti koncentracija koje su dobijene modeliranjem i

mjerenjem na stanicama za uzorkovanje i monitoring u časovnim intervalima

vremena, i S i m standardne devijacije serija simuliranih i izmjerenih podataka,

dobijaju se sljedeći indeksi:

Standardizovana prosječna kvadratna greška (eng. Normalized Mean

Square Error, NMSE):

2

s m

s m

c cNMSE

c c

(20)

Standardizovana ukupna greška (eng. Normalized Gross Error, NGRER):

emisije (APEX)

CALPUFF

APEXGRID emisioni procesor

CALMET

emisije iz

površ. izvora za svaki zagađivač

emisije iz tačk.

izvora za svaki

zagađivač

časovna

meteorološka polja podaci o

časovnim

koncentracijama



29

s m

m

c cNGRER

c

(21)

Djelimična sklonost (eng. Fractional Bias, FB):

2 s m

s m

c cFB

c c

(22)

(vrijednosti FB se kreću u opsegu –2 do +2, pri čemu je optimalna vrijednost

jednaka nuli),

Djelimična sigma (eng. Fractional Sigma, FS):

2 2

2 22 s m

s m

FS

(23)

(vrijednosti FS se kreću u opsegu –2 do +2, pri čemu je optimalna vrijednost

jednaka nuli).

Idealan je model kod koga je vrijednost svih navedenih parametara jednaka nuli.

Međutim, kada su vrijednosti NMSE i NGRER manje od 1, a FB i FS manje od 0,5

model je prihvatljiv.

2.2. INVENTAR ZAGAĐIVAČA VAZDUHA

Za analizu zagađenja vazduha u urbanom i širem području opštine Pljevlja

primjenom CALPUFF modela neophodno je raspolagati ulaznim podacima o

vrijednosti koncentracija zagađujućih materija na izvorima emisije. U tom kontekstu

primijenjeni su podaci sadržani u Inventaru emisija zagađivača vazduha u Crnoj Gori

koji je izradila kompanija Techne Consulting u okviru bilateralne saradnje u oblasti

zaštite životne sredine između Crne Gore i Italije. Isti je pripremljen u skladu sa

metodologijom koja je uspostavljena na međunarodnom nivou od strane

Međuvladinog panela za klimatske promjene (IPCC) i Radne grupe za inventare

emisija i projekcije (TFEIP), u okviru Okvirne konvencije Ujedinjenih nacija o

promjeni klime (UNFCCC) i Konvencije o prenosu zagađenja vazduha na velike

udaljenosti u prekograničnom kontekstu (LRTAP konvencija). U izradi inventara

naročito je korišćen Vodič EMEP/EEA o inventaru emisija za zagađivače vazduha iz

2009. godine i IPCC Vodič za Inventare gasova sa efektom staklene bašte iz 2006.

godine. EMEP (Evropski program za monitoring i evaluaciju) je naučni program

uspostavljen u kontekstu potreba međunarodne saradnje u implementaciji LRTAP

konvencije sa ciljem rješavanja problema zagađenja vazduha u prekograničnom

kontekstu.

Sa teritorijalnog aspekta posmatrano, Inventar je pripremljen za teritoriju Crne

Gore. Inventarom su obuhvaćeni sljedeći zagađivači:

pet glavnih zagađivača vazduha, i to: oksidi azota (NO, NO2, N2O);oksidi

sumpora (SO2, SO3), ne-metanska ispraljiva organska jedinjenja



30

(NMVOC), ugljen(II)-oksid (CO) i suspendovane čestice prečnika manjeg

od 10 µm (PM10) i manjeg od 2,5 µm (PM2,5); amonijak (NH3);

teški metali (arsen, kadmijum, nikal, olovo, hrom, bakar, selen i cink);

benzen;

aromatični polihlorovani ugljovodonici;

gasovi sa efektom staklene bašte: ugljen(IV)-oksid (CO2), metan (CH4) i

azot(I)-oksid (N2O).

Sumarni pregled podataka o emisijama zagađivača vazduha u opštini Pljevlja

dat je u tabelama 1 i 2 u Prilogu I.

2.2.1. Inventar zagađivača vazduha u opštini Pljevlja

Za potrebe analize kvaliteta vazduha u urbanom i širem području opštine

Pljevlja, izvršeno je detaljnije ažuriranje podataka na području opštine Pljevlja u

odnosu na podatke koji su obrađeni za potrebe izrade nacionalnog inventara emisija.

Inventar emisija zagađivača u Opštini Pljevlja sadrži podatke koji se odnose na

sljedeće aktivnosti ili sektore: stacionarni motori koji se koriste za ekstrakciju uglja,

postrojenje za sagorijevanje (kotao) u TE snage 50-300 MW, postrojenja za

sagorijevanje u sektorima: domaćinstva, usluge, poljoprivreda i industrija, rudarske

aktivnosti, boje, rastvarači i drugi prozvodi za ovu namjenu, kopneni saobraćaj

(putnička vozila i teška motorna vozila), ishrana stoke, poljoprivredni usjevi,

upravljanje otpadom i šume.

Tačkasti izvori zagađenja koji se nalaze na teritoriji opštine Pljevlja su TE, i sa

njom povezani Rudnik uglja i fabrika za preradu drveta Vektra Jakić. Ulazni podaci

za proračun emisije zagađujućih materija dobijeni su u direktnoj komunikaciji sa ovim

privrednim subjektima.

Validacija prikupljenih podataka izvršena je: analizom cjelovitosti i tačnosti

prikupljenih podataka, upoređivanjem vrijednosti emisija zagađujućih materija koje su

dostavili relevantni subjekti i procijenjenih vrijednosti koje su izračunate

uvrštavanjem standardnih emisionih faktora, kao i upoređivanjem ukupne vrijednosti

emisija na osnovu dostavljenih podataka i sume procijenjenih vrijednosti emisija iz

svakog pojedinačnog izvora.

Obzirom da je dio podataka dostupan samo na nacionalnom nivou, njihova

disagregacija na nivo opština, odnosno lokalni nivo, je moguća primjenom određenih

varijabila koje su relevantne za lokalni nivo: stanovništvo, obradive površine, broj

novoizgrađenih objekata, zaposlenost u različitim sektorima.

Modeli i metode primijenjene u proračunu emisija iz tačkstih, površinskih i

linijskih izvora zagađenja dati su u Prilogu 1.



31

2.3. STANDARDI KVALITETA VAZDUHA

U procesu harmonizacije nacionalnog zakonodavstva sa propisima EU donijeti

su sljedeći propisi kojim se definišu standardi kvaliteta vazduha u Crnoj Gori:

Zakona o zaštiti vazduha ("Službeni list CG", broj 25/10),

Uredba o utvrđivanju vrsta zagađujućih materija, graničnih vrijednosti i

drugih standarda kvaliteta vazduha ("Službeni list CG", br. 25/12 od

11.05.2012. godine),

Uredba o maksimalnim nacionalnim emisijama određenih zagađujućih

materija ("Sl. list Crne Gore", br. 03/12 od 13.01.2012),

Pravilnik o načinu i uslovima praćenja kvaliteta vazduha ("Sl. list Crne

Gore", br. 21/11 od 21.04.2011).

Propisi EU sa kojim je izvršeno usklađivanje nacionalnog zakonodavstva su:

Direktiva 96/62/EC Evropskog Savjeta od 27. septembra 1996. o procjeni i

upravljanju kvalitetom vazduha u životnoj sredini,

Direktiva 1999/30/EC o graničnim vrijednostima za SO2, NO2 i NOx,

čestice i olovo u vazduhu,

Direktiva 2000/69/EC o graničnim vrijednostima za benzen i

ugljenmonoksid u vazduhu,

Direktiva 2004/107/EC o arsenu, kadmijumu, živi, niklu i policikličnim

aromatičnim ugljovodonicima u vazduhu,

Okvirna Direktiva 2008/50/EC o kvalitetu vazduha i čistijem vazduhu u

Evropi koja je usvojena 15. aprila 2008. god. kojom su obuhvaćene sve

prethodno nabrojane Direktive, osim Direktive 2004/107/EC o arsenu,

kadmijumu, živi, niklu i policikličnim aromatičnim ugljovodonicima u

vazduhu.

Navedeni propisi EU definišu standarde kavliteta vazduha čija primjena treba da

omogući dostizanje ciljeva Šestog akcionog programa za životnu sredinu EU u skladu

sa kojim je neophodno obezbijediti kvalitetan vazduh koji ne uzrokuje značajne

negativne uticaje na zdravlje čovjeka i životnu sredinu.

Uredbom o utvrđivanju vrsta zagađujućih materija, graničnih vrijednosti i

drugih standarda kvaliteta vazduha utvrđene su granične i ciljne vrijednosti, kao i

drugi standardi kvaliteta vazduha za zagađujuće materije obuhvaćene Aneksom I

Direktive 96/62/EC. Takođe su utvrđene ciljne vrijednosti i dugoročni ciljevi za ozon

u vazduhu, sa aspekta zaštite zdravlja ljudi i zaštite vegetacije i kritični nivoi za

sumpor dioksid, azotne okside i fluoride sa aspekta zaštite ekosistema i vegetacije.

Uredbom se propisuju pragovi upozoravanja za SO2 i NO2 sa aspekta zaštite

zdravlja ljudi, kao i prag upozoravanja i prag obavještavanja za ozon, sa aspekta

zaštite stanovništva, odnosno osjetljivih grupa pri kratkotrajnom izlaganju povećanim

koncentracijama ozona.

Uredbom se takođe utvrđuju vrste zagađujućih materija, granične vrijednosti i

drugi standardi kvaliteta vazduha u skladu sa Direktivom 2008/50/EC koja uvažava

posljednja uputstva Svjetske zdravstvene organizacije o kvalitetu vazduha (2005)



32

prema kojim se suspendovane čestice PM2.5 identifikuju kao jedna od najopasnijih

zagađujućih materija po ljudsko zdravlje.

U tabelama 1- 8 u Prilogu 2 date su granice ocjenjivanja, granične vrijednosti i

granice tolerancije za SO2, PM10 i NO2 u odnosu na koje je analiziran kvalitet vazduha

u opštini Pljevlja primjenom matematičkog CALPUFF modela.

Uredbom o maksimalnim nacionalnim emisijama određenih zagađujućih

materija ("Sl. list Crne Gore", br. 03/12 od 13.01.2012.) propisuju se maksimalne

nacionalne emisije za acidifikujuće i eutrofikujuće zagađujuće materije i prekursore

ozona i to za: SO2, NOx, isparljiva organska jedinjenja i NH3, u cilju unaprjeđenja i

zaštite životne sredine i zdravlja ljudi od štetnog dejstva acidifikacije, eutrofikacije i

prizemnog ozona. Ova uredba primjenjuje se na emisije navedenih zagađujućih

materija koje nastaju radnjama i aktivnostima ljudi i obavljanjem djelatnosti na

teritoriji Crne Gore. Ova uredba ne primjenjuje se na emisije zagađujućih materija

koje potiču iz: međunarodnog pomorskog saobraćaja i vazdušnog saobraćaja, osim

emisija koje nastaju tokom slijetanja i polijetanja vazduhoplova.

Pravilnikom o načinu i uslovima praćenja kvaliteta vazduha ("Sl. list Crne

Gore", br. 21/11 od 21.04.2011.) utvrđuju se uslovi i način praćenja kvaliteta vazduha,

standardizacija mjerenja, uslovi koje mora ispunjavati oprema za ocjenjivanje

kvaliteta vazduha, referentne metode, kriterijumi za postizanje kvaliteta podataka,

obezbjeđivanje kvaliteta podataka i validacija podataka, kao i sadržaj rezultata

ocjenjivanja kvaliteta vazduha.



33

3. EKSPERIMENTALNI DIO

3.1. PRIMJENA MATEMATIČKOG CALPUFF MODELA U

ANALIZI ZAGAĐENJA VAZDUHA U URBANOM I

ŠIREM PODRUČJU OPŠTINE PLJEVLJA

U okviru ovog rada izvršeno je ispitivanje kvaliteta vazduha u urbanom i širem

području opštine Pljevlja primjenom matematačkog CALPUFF modela polazeći od

standarda propisanih za kavlitet vazduha koji su dati u Prilogu 2. Ispitivanje se

zasniva na proračnu koncentracija sljedećih zagađivača vazduha: sumpor(IV)-oksida

(SO2), suspendovanih čestica sa prečnikom manjim od 10 µm (PM10) i azot(IV)-

oksida (NO2). Pristupi na kojim se zasniva ispitivanje koje je predmet ovog rada su:

proračun koncentracija zagađujućih materija: SO2, PM10 i NO2, u zonama u

urbanom i širem području opštine Pljevlja na odabranim udaljenostima od

TE kao centralnog tačkastog izvora u posmatranim geografskim

domenima;

analiza uticaja zagađujućih materija: SO2, PM10 i NO2 na kvalitet vazduha

sa aspekta uticaja na zaštitu zdravlja čovjeka i zaštitu ekosistema,

uzimajući u obzir međuzavisnost prenošenja pojedinih zagađujućih

materija i vrste izvora iz kojih se emituju zagađujuće materije i prostornu i

vremensku raspodjelu emitovanih zagađujućih materija u obuhvatu

urbanog i šireg područja opštine Pljevlja;

utvrđivanje odnosa nivoa uticaja TE i ostalih tačkastih, površinskih i

linijskih izvora emisije SO2, PM10 i NO2 na kvalitet vazduha urbanog i

šireg područja opštine Pljevlja u kontekstu uticaja na zaštitu zdravlja

čovjeka i zaštitu ekosistema;

utvrđivanje odnosa nivoa uticaja TE i ostalih tačkastih, površinskih i

linijskih izvora emisije SO2, PM10 i NO2, koji se nalaze u posmatranim

geografskim domenima na kvalitet vazduha na području Nacionalnog

parka “Durmitor” u kontekstu uticaja na zaštitu zdravlja čovjeka i zaštitu

ekosistema.

S tim u vezi, primjenom matematičkog CALPUFF modela razmotreni su

sljedeći scenariji emisije zagađujućih materija:

osnovni scenario,

ukupni scenario,

prošireni osnovni scenario,

prošireni ukupni scenario,

vertikalna disperzija,

epizode inverzije,

scenario prenosa zagađenja na područje NP “Durmitor”,

scenario prenosa zagađenja u akcidentnim situacijama.

U okviru osnovnog scenarija analiziran je uticaj zagađenja emitovanog iz TE na

urbano područje, pri čemu je TE posmatrana kao jedini tačkasti izvor u geografskom

domenu užeg urbanog područja. U ukupnom scenariju analizirano je zagađenje



34

vazduha urbanog područja u kontekstu emisije zagađujućih materija iz svih tačkastih,

površinskih i linijskih izvora koji se nalaze u geografskom domenu užeg urbanog

područja u cilju utvrđivanja odnosa uticaja TE kao centralnog tačkastog izvora u

ovom domenu i uticaja ostalih izvora zgađenja.

U kontekstu utvrđivanja opsega uticaja ostalih tačkastih, površinskih i linijskih

izvora koji se nalaze u geografskom domenu šireg urbanog područja, vršena je

procjena odnosa mogućeg uticaja TE i ostalih tačkastih, površinskih i linijskih izvora

emisije koji se nalaze u ovom domenu primjenom proširenog ukupnog i proširenog

osnovnog scenarija.

U cilju utvrđivanja uticaja prenosa zagađenja na veće udaljenosti, posmatran je

uticaj TE i ostalih tačkastih, površinskih i linijskih izvora emsije na područje NP

“Durmitor”.

Takođe, u cilju potpune analize uticaja emisije zagađenja iz TE na urbano

područje i na prenos zagađenja na veće udaljenosti praćeno je prenošenje zagađujućih

materija iz TE i u vertikalnim slojevima disperzije zagađenja vazduha.

Specifično su analizirane epizode inverzije kada specifični meteorološki uslovi

uslovljavaju da ne dođe do prenosa zagađenja na veće udaljenosti, već da se

zagađujuće materije zadrže u urbanom području.

Predmet posebne pažnje bila je i analiza mogućnosti primjene matematičkog

CALPUFF modela u akcidentnom režimu rada TE.

3.1.1. Geografski domen

Početni korak u razvoju scenarija analize prenošenja i uticaja zagađujućih

materija na kvalitet vazduha je definisanje geografskog domena koji predstvalja

mrežnu ćeliju koju čini niz pojedinačnih ćelijskih jedinica.

Za osnovni scenario primjene matematičkog CALPUFF modela definisan je

geografski domen kvadratne forme dimenzija 30x30 km, sa TE kao tačkastim

izvorom zagađenja u centru domena. Domen koji čine pojedinačne ćelije dimenzija

1x1 km prikazan je na slici 9 i slici 10. Za ukupni scenario primjene matematičkog

CALPUFF modela definisan je geografski domen kvadratne forme dimenzija 30x30

km, dok je za prošireni osnovni i prošireni ukupni scenario definisan geografski

domen kvadratne forme dimenzija 60x60 km.

Geografski domen se može posmatrati u dvodimenzionalnoj projekciji koju

predstavlja kvadratna mrežna forma ili u trodimenzionalnoj projekciji koja ima i

koordinatu visine. Pri tom se za razliku od horizontalnih koordinata, vertikalna

rasprostranjenost zagađenja ne posmatra u slojevima koji su na jednakom

međusobnom rastojanju. Razlog se nalazi u činjenici da su meteorološki podaci u nizu

ćelija koje se mogu uspostaviti u obuhvatu osnovne dvodimenzionalne mrežne ćelije

domena isti, što svakako ne podrazumijeva iste vrijednosti koncentracija zagađajućih

materija.

Za svaku ćeliju u horizontalnoj mreži definiše se nadmorska visina i geografske

karakteristike terena, odnosno podloge na kojoj se nalazi, što se postiže primjenom

odgovarajuće GIS (geografski informacioni sistem) softverske aplikacije. Prosječna

nadmorska visina ćelija u posmatranom domenu je 840 m.



35

U primjeni matematičkog CALPUFF modela u analizi uticaja emisija

zagađivača vazduha u urbanom i širem području opštine Pljevlja korišćeni su sljedeći

podaci karakteristični za poziciju TE:

metričke koordinate pozicije TE su: x=850,770 km, y=4806,899 km,

kojim odgovaraju geografske koordinate: geografska širina 43˚21' i

geografska dužina 19˚21',

za bazni nivo uzeta je nadmorska visina od 807,0 m,

visina dimnjaka je 250 m,

prečnik dimnjaka je 7,50 m,

izlazna brzina gasova je 6,27 m/s,

izlazna temperature gasova na dimnjaku je 433,15 K.

Slika 9. Geografski domen kod primjene CALPUFF modela

Slika 10. Geografski domen kod primjene CALPUFF modela (satelitski snimak)

TE

Pljevlja

Rudnik

uglja



36

3.2. BITNE KARAKTERISTIKE KOMPONENTI

MATEMATIČKOG CALPUFF MODELA

3.2.1. MM5 model

MM5 kao standardni model koji se primjenjuje za vremenske prognoze kao

ulazne podatke koristi one koji se dobijaju na stanicama koje se nalaze u mreži

Svjetske meteorološke organizacije (SMO). U ispitivanju kvaliteta vazduha u

urbanom i širem području opštine Pljevlja primijenjena je njegova aplikacija razvijena

od strane kompanije Techne Consulting za potrebe simuliranja stanja atmosfere iznad

Pljevalja u 2009. godini za vremenske intervale u trajanju od 60 minuta. Pored

meteoroloških podataka za aplikaciju MM5 modela potrebni su i podaci koji se

odnose na karakteristike terena. Podaci se dovode u međuzavisnost primjenom

složenih matematičkih obrazaca na kojim se zasniva funkcionisanje MM5 modela.

Naime ovaj nezavisni matematički model zahtijeva unos karakteristika terena i

koordinata lokacije koja je predmet ispitivanja. Unesene podatke povezuje sa

meteorološkim podacima koji su dostupni u okviru prezentacije podataka SMO za

potrebe vremenskih prognoza. MM5 model ne uzima u obzir vertikalnu koordinatu

prenošenja zagađenja u odnosu na pojedine vertikalne slojeve, već daje vertikalnu

projekciju stanja atmosfere do visine od 10 km. U sljedećem koraku u okviru

primjene CALMET modela vrši se specificiranje uslova prenošenja zagađujućih

materija u pojedinim vertikalnim slojevima.

3.2.2. CALMET model

Za pokretanje CALMET modela neophodne su projekcije koje se zasnivaju na

analizi prenošenja zagađujućih materija uzimajući u obzir i vertikalnu i horizontalnu

mrežnu ravan domena.

Horizontalna je identična mreži koja se koristi u MM5 modelu, a vertiklna

mrežna ravan domena uzima u obzir slojeve atmosfere do 3 km, obzirom da

zagađenje koje se javlja iznad te visine nije predmet našeg istraživanja, odnosno

analize uticaja rada TE, kao tačkastog izvora zagađenja, i drugih odabranih izvora

zagađenja u Pljevljima. Za predmetno istraživanje odabrani su vertikalni slojevi koji

se nalaze na sljedećim visinama izraženim u metrima: 20, 50, 100, 200, 500, 1000,

2000, 3000. Visina slojeva određena je prema nepromjenjivosti meteoroloških

parametara u posmatranom opsegu visine, što ne uslovljava nepromjenljivost

koncentracije zagađujućih materija. Za prvi sloj koji se nalazi na visini do 20 m

korišćeni su realni podaci dobijeni fiksnim mjerenjima na stanicama

Hidrometeorološkog zavoda Crne Gore, dok su za ostale slojeve korišćeni podaci koji

su proračunati primjenom MM5 modela, preuzeti iz baze podataka, obzirom da se ne

mjere meteorološki podaci na visinama iznad 20 m. Kombinovanjem fiksnih mjerenja

sa podacima koji se dobijaju primjenom MM5 modela obezbjeđuje se konzistentnost

podataka koji se koriste u modelima koji čine komponente CALPUFF modela.



37

CALMET model omogućava proračunavanje meteoroloških pokazatelja u

ćelijskim jedinicama odabranog geografskog domena, na osnovu dostupnih realnih

podataka za područje opštine Pljevlja, obzirom da se u pojedinačnim jedinicama

domena ne mjere realni podaci.

Naime, za časovne projekcije parametara koje se dobijaju primjenom CALMET

modela u analizi zagađenja u opštini Pljevlja kao ulazne koriste se vrijednosti

sljedećih realnih meteoroloških parametara koje su izmjerene u 2009. godini:

temperatura, atmosferski pritisak, brzina vjetra, pravac vjetra, relativna vlažnost i

padavine. Na osnovu navedenih podataka dobijenih fiksnim mjerenjima u realnom

vremenu i podataka o visini i karakteristikama terena, CALMET model proračunava

za svaku pojedinačnu ćeliju odabranog geografskog domena u časovnim vremenskim

intervalima vrijednosti: brzine vjetra, pravca vjetra i atmosferske klase stabilnosti,

odnosno pokazatelje od značaja za analizu prenošenja zagađenja.

3.2.3. CALPUFF model

Ulazni podaci za CALPUFF model su izlazni meteorološki podaci dobijeni

primjenom CALMET modela. Takođe u izlaznim podacima iz CALMET modela

nalaze se i podaci o karakteristikama terena. Za pokretanje CALPUFF modela

neophodno je uključiti podatke o vrijednosti koncentracija emisija zagađujućih

materija čiji se impakti na sredinu analiziraju. Uključivanjem navedenih podataka kao

inputa za matematički CALPUFF model, ovaj model daje simulaciju putanje prenosa

zagađujućih materija od tačke emisije do receptora. Kao tačka receptor može se

odabrati ma koja tačka u trodimenzionalnoj mreži domena, zavisno od odabira željene

lokacije na kojoj se vrši analiza uticaja emitovanih zagađivača iz izvora emisije.

U ovom radu koji ima za cilj analizu zagađenja vazduha u urbanom i širem

području Opštine Pljevlja u okviru primjene osnovnog scenarija emisije zagađujućih

materija kao tačke receptori posmatrane su tačke u neposrednoj blizini TE Pljevlja i

tačke u urbanoj sredini.

Ukoliko se analiza vrši u odnosu na dvodimenzionalnu mrežnu ćeliju domena,

tačka receptor je svaka pojedinačna ćelijska jedinica u ovoj mreži i moguće je

proračunati količinu zagađujuće materije koja se taloži na površini pojedinačne ćelije

domena. Ukupna količina zagađujuće materije predstavlja kumulativnu vrijednost

količine zagađujuće materije istaložene depozicijom i količine materije u najnižim

slojevima atmosfere do 20 m.

Kod analize prenošenja zagađivača iz TE korišćeni su geometrijski i fizički

podaci relevantni za TE, i to: visina dimnjaka, prečnik dimnjaka, brzina izlaznih

gasova, temperatura gasa na izlasku iz dimnjaka, kao i emisioni podaci, odnosno

masene koncentracije zagađivača izražene u t/god.

Koncentracije koje se uzimaju kao ulazni podatak za scenario prenošenja

zagađenja izražavaju se kao masene koncentracije (t/god), a izlazne koncentracije za

svaki pojedinačni receptor izražavaju se kao zepreminske koncentracije (µg/m3).



38

4. REZULTATI I DISKUSIJA

4.1. REZULTATI KALIBRACIJE MATEMATIČKOG CALPUFF

MODELA KOD ISPITIVANJA KVALITETA VAZDUHA NA

PODRUČJU OPŠTINE PLJEVLJA

Važan korak u validaciji vrijednosti emisija zagađujućih materija dobijenih

primjenom CALPUFF modela je kalibracija modela. U cilju kalibracije matematičkog

CALPUFF modela vrši se poređenje vrijednosti podataka dobijenih na monitoring

stanici koja je postavljena na fiksnoj mjernoj lokaciji u okviru državne mreže stanica

sa podacima koji su izračunati primjenom matematičkog CALPUFF modela. Ukoliko

su dobiju zadovoljavajuće vrijednosti statističkih indeksa, parametri koji su korišćeni

kao ulazni podaci za CALPUFF model se prihvataju. U slučaju značajnih odstupanja

realnih i izračunatih vrijednosti koncentracije zagađivača vrši se korigovanje

određenih ulaznih parametara kako bi se obezbijedila najbolja moguća korelacija

mjerenih i simuliranih (izračunatih) podataka.

Vrijednosti koncentracija zagađujućih materija u sredini koje su dobijene

primjenom CALPUFF modela i vrijednosti koncentracija zagađujućih materija koje su

dobijene na monitoring stanici Centra za ekotoksikološka ispitivanja (CETI) koja se

nalazi u opštini Pljevlja su upoređivane. Kako su kod realnih vrijednosti dostupne

samo usrednjene dnevne koncentracije, izvedeni su statistički indeksi koj se odnose na

dnevne koncentracije, pri čemu su dobijeni zadovoljavajući rezultati kako je

prikazano u tabeli 3. Indeksi označeni sa zvjezdicom (*) su izvan prihvatljivih

graničnih vrijednosti. Dvije vrijednosti su vrlo blizu graničnim vrijednostima, a samo

se NMSE indeks za PM10 značajno razlikuje od granične vrijednosti. Ovo je

uslovljeno veoma visokom koncentracijom PM10 (preko 500 µg/m³) koja je izmjerena

u novembru mjesecu 2009. godine, obzirom da tu vrijednost matematički CALPUFF

model ne može da reprodukuje.

Tabela 3. Statistički indeksi za kalibraciju CALPUFF modela

Na primjerima poređenja vrijednosti dnevnih koncentracija PM10 i NO2

izračunatih primjenom matematičkog CALPUFF modela i realnih vrijednosti

dobijenih na monitoring stanici u Pljevljima, na slikama 11 i 12 prikazani su rezultati

kalibracije matematičkog CALPUFF modela u kontekstu njegove primjene u

ispitivanju zagađenja vazduha u urbanom i širem području opštine Pljevlja.

NO2 PM10 SO2

FB -0,18 -0,33 0,23

FS -0,91 -1,88 -1,91

NMSE 1,30* 5,94* 0,92

NGRER 0,72 0,71 1,02*



39

Slika 11. Poređenje vrijednosti dnevnih koncentracija PM10 proračunatih

primjenom CALPUFF modela i realnih vrijednosti dobijenih na

monitoring stanici u Pljevljima

Slika 12. Poređenje vrijednosti dnevnih koncentracija NO2 proračunatih

primjenom CALPUFF modela i realnih vrijednosti dobijenih na

monitoring stanici u Pljevljima

Zadovoljavajuće vrijednosti statističkih indeksa ukazuju da je kalibracija

uspješno izvršena. Stoga se svi parametri koji se koriste za pokretanje matematičkog

CALPUFF modela mogu primjenjivati u daljoj aplikaciji modela na istom području.



40

4.2. REZULTATI DOBIJENI PRIMJENOM MATEMATIČKOG

CALPUFF MODELA

4.2.1. Osnovni scenario

Za osnovni scenario primjene matematičkog CALPUFF modela definisan je

geografski domen kvadratne osnove dimenzija 30x30 km koga čine pojedinačne ćelije

dimenzija 1x1 km. Rezultati primjene osnovnog scenaria prikazani su mapama koje

su date na slikama 13-15.

Slika 13. Osnovni scenario: godišnje srednje koncentracije SO2 (µg/m

3)



41

Slika 14. Osnovni scenario: godišnje srednje koncentracije PM10 (µg/m

3)

Slika 15. Osnovni scenario: godišnje srednje koncentracije NOx (µg/m

3)



42

4.2.2. Ukupni scenario

U cilju izvođenja zaključaka o udjelu pojedinih izvora emisije zagađujućih

materija u zagađenju vazduha u urbanom i širem području opštine Pljevlja, vršeno je

poređenje emisija proračunatih u okviru ukupnog scenaria koji uzima u obzir sve

relevantne tačkaste, površinske i linijske izvore zagađenja sa osnovnim scenariom koji

uzima u obzir TE kao jedini tačkasti izvor zagađenja. Poređenje ima za cilj

utvrđivanje učešća emisija iz TE u zagađenju vazduha urbanog područja i projekciju

mogućeg pravca prenosa zagađenja iz TE na veće udaljenosti, kao i utvrđivanje

uticaja ostalih izvora emisije koji utiču na zagađenje urbanog područja.

Za ukupni scenario primjene CALPUFF modela definisan je geografski domen

kvadratne forme dimenzija 30x30 km koga čine pojedinačne ćelije dimenzija 1x1 km.

Rezultati primjene ukupnog scenaria prikazani su mapama koje su date na slikama 16-

18.

Slika 16. Ukupni scenario: godišnje srednje koncentracije SO2 (µg/m

3)



43

Slika 17. Ukupni scenario: godišnje srednje koncentracije PM10 (µg/m

3)

Slika 18. Ukupni scenario: godišnje srednje koncentracije NO2 (µg/m

3)

4.2.3. Prekoračenje granica ocjenjivanja

U zavisnosti od udjela emisija zagađujućih materija u zagađenju vazduha na

području opštine Pljevlja, primjenom matematičkog CALPUFF modela na analizu

zagađenja vazduha ustanovljena su prekoračenja propisanih granica ocjenjivanja i

graničnih vrijednosti za pojedine zagađujuće materije. Kod SO2 nije ustanovljeno

prekoračenje propisanih granica ocjenjivanja i graničnih vrijednosti. Pri analizi



44

dnevnih srednjih vrijednosti emisija PM10 ustanovljena su prekoračenja gornje granice

ocjenjivanja i granične dnevne srednje vrijednosti. Obzirom na značajan nivo emisija

NO2, dobijeni rezultati ukazuju da jednočasovne srednje vrijednosti i godišnje srednje

vrijednosti NO2 prekoračuju donju i gornju granicu ocjenjivanja i graničnu vrijednost.

Rezultati su prikazani mapama koje su date na slikama 19-21.

Slika 19. Prekoračenje propisanih standarda:dnevne srednje koncentracije

PM10 (µg/m3)

Slika 20. Prekoračenje propisanih standarda: jednočasovne srednje koncentracije

NO2 (µg/m3)



45

Slika 21. Prekoračenje propisanih standarda:godišnje srednje koncentracije

NO2 (µg/m3)

4.2.4. Prošireni scenario

Pored analize uticaja zagađujućih materija na zagađenje vazduha urbanog

područja, primjena matematičkog CALPUFF modela omogućava identifikaciju izvora

koji doprinose zagađenju vazduha na širem području opštine Pljevlja i na većim

udaljenostima. U tom kontekstu razvijen je prošireni scenario primjene osnovnog i

ukupnog scenaria.

Za prošireni scenario primjene matematičkog CALPUFF modela definisan je

geografski domen kvadratne forme dimenzija 60x60 km koga čine pojedinačne ćelije

dimenzija 1x1 km. Rezultati proširenog scenaria prikazani su mapama koje su date na

slikama 22-27.



46

Slika 22. Prošireni osnovni scenario: godišnje srednje koncentracije SO2 (µg/m3)

Slika 23. Prošireni ukupni scenario: godišnje srednje koncentracije SO2 (µg/m3)



47

Slika 24. Prošireni osnovni scenario: godišnje srednje koncentracije PM10 (µg/m3)

Slika 25. Prošireni ukupni scenario: godišnje srednje koncentracije PM10 (µg/m3)



48

Slika 26. Prošireni osnovni scenario: godišnje srednje koncentracije NO2 (µg/m3)

Slika 27. Prošireni ukupni scenario: godišnje srednje koncentracije NO2 (µg/m3)

4.2.5. Prenošenje zagađujućih materija u epizodama inverzije

Rezultati primjene matematičkog CALPUFF modela u analizi uticaja epizoda

atmosferske inverzije kod specifičnih meteoroloških uslova koji uslovljavaju

zadržavanje zagađujuće materije u urbanom području, dati su mapama koje su

prikazane na slikama 28-30.



49

Slika 28. Epizoda inverzije (26.01.2009. god.): jednočasovne srednje

koncentracije SOx (µg/m3)

Slika 29. Epizoda inverzije (30.04.2009. god): jednočasovne srednje

koncentracije PM10 (µg/m3)



50

Slika 30. Epizoda inverzije (26.01.2009. god.): jednočasovne srednje

koncentracije NOx (µg/m3)

4.2.6. Vertikalno prenošenje zagađujućih materija

U cilju analize uticaja emisija zagađujućih materija iz TE na urbano područje i

prenošenja zagađujućih materija na veće udaljenosti vršena je i analiza emisija

zagađujućih materija iz TE u vertikalnim slojevima disperzije zagađenja. Vertikalna

disperzija zagađujućih materija data je mapama koje su prikazane na slikama 31-33.

Slika 31. Vertikalno prenošenje: godišnje srednje koncentracije SOx (µg/m

3)



51

Slika 32. Vertikalno prenošenje: godišnje srednje koncentracije PM10 (µg/m

3)

Slika 33. Vertikalno prenošenje: godišnje srednje koncentracije NOx (µg/m

3)



52

4.2.7. Prenošenje zagađujućih materija na područje NP “Durmitor”

U cilju dobijanja mogućih projekcija prenosa zagađenja iz izvora emisije

smještenih u urbanom području opštine Pljevlja na veće udaljenosti primijenjen je

matematički CALPUFF model na analizu uticaja zagađujućih materija na kvalitet

vazduha u obuhvatu NP “Durmitor”.

Za analizu uticaja prenošenja zagađujućih materija na područje NP “Durmitor”

primjenom matematičkog CALPUFF modela definisan je geografski domen

nepravilnog oblika koji ima sljedeće dimenzije: smjer istok-zapad analiziran je u širini

od 105 km, dok je smjer sjever-jug analiziran u dužini od 72 km. Rezultati primjene

matematičkog CALPUFF modela u tom kontekstu dati su u tabelama 1-3 Priloga 3.

4.2.8. Prenošenje zagađujućih materija u akcidentnom režimu rada TE

Matematički CALPUFF model primijenjen je i u analizi zagađenja vazduha na

području opštine Pljevlja u akcidentnom režimu rada TE. Posmatrane su akcidentne

epizode rada TE u odabranim vremeskim intervalima, na dane 14.04. i 15.04.2011.

godine, a definisan je geografski domen kvadratne forme dimenzija 40x40 km.

Rezultati proračuna emisija zagađujućih materija dati su mapama koje su prikazane na

slikama 34-36.

Obzirom na značaj meteoroloških uslova za disperziju zagađenja vazduha u

akcidentnom režimu rada TE posebna pažnja je posvećena analizi emisija zagađujućih

materija u odnosu na stabilnost atmosfere i polje vjetra u posmatranim vremenskim

intervalima. Rezultati modeliranja stabilnosti atmosfere i polja vjetra u akcidentnom

režimu rada TE prikazani su mapama na slikama 37-38.



53

4.2.8.1. Prenošenje SO2 u akcidentnom režimu rada TE

I II

a)

b)

c)

Slika 34. Emisija SO2 u akcidentnom režimu rada TE( ):

I - 14.04.2011. god. u: a) 16h,cmax= 55 µg/m3, b) 17h, cmax=165 µg/m

3 i

c) 18h, cmax=163 µg/m3

II - 15.04.2011. god. u: a) 11h, cmax= 228 µg/m3, b) 12h, cmax=213 µg/m

3 i

c) 13h, cmax=187µg/m3



54

4.2.8.2. Prenošenje PM10 u akcidentnom režimu rada TE

I II

a)

b)

c)

Slika 35. Emisija PM10 u akcidentnom režimu rada TE( ):

I - 14.04.2011. god. u: a) 16h,cmax= 1,2µg/m3, b) 17h, cmax=5,2 µg/m

3 i

c) 18h, cmax=6,3 µg/m3

II - 15.04.2011. god. u: a) 11h, cmax= 5,02µg/m3, b) 12h, cmax=6,2 µg/m

3 i




55

4.2.8.3. Prenošenje NOx u akcidentnom režimu rada TE

I II

a)

b)

c)

Slika 36. Emisija NOx u akcidentnom režimu rada TE( ):

I - 14.04.2011. god. u: a) 16h,cmax= 2,7µg/m3, b) 17h, cmax=7,9 µg/m

3 i


II - 15.04.2011. god. u: a) 11h, cmax= 16,58µg/m3, b) 12h, cmax=13,6 µg/m

3 i

c) 13h, cmax=11,5 µg/m3



56

4.2.8.4. Modeliranje stabilnosti atmosfere primjenom CALMET modela

I II

a)

b)

c)

Slika 37. Stabilnost atmosfere u akcidentnom režimu rada TE( ):

I - 14.04.2011. god. u: a) 16h, b) 17h i c) 18h

II - 15.04.2011. god. u: a) 11h, b) 12h i c) 13h



57

4.2.8.5. Modeliranje polja vjetra primjenom CALMET modela

I II

a)

b)

c)

Slika 38. Polje vjetra u akcidentnom režimu rada TE( ):

I - 14.04.2011. god. u: a) 16h, b) 17h i c) 18h

II - 15.04.2011. god. u: a) 11h, b) 12h i c) 13h



58

4.3. DISKUSIJA REZULTATA DOBIJENIH PRIMJENOM

CALPUFF MODELA

4.3.1. Uticaj emisija SO2

U tabeli 4 naveden je pregled godišnjih srednjih koncentracija SO2 proračunatih

primjenom matematičkog CALPUFF modela u osnovnom, ukupnom, proširenom

osnovnom i proširenom ukupnom scenariju (slike 13, 16, 22 i 33).

Tabela 4. Prikaz godišnjih srednjih koncentracija SO2

Poređenjem godišnjih srednjih koncentracija SO2 proračunatih primjenom

matematičkog CALPUFF modela sa vrijednostima koje su propisane nacionalnom i

evropskom legislativom može se zaključiti da vrijednosti godišnjih srednjih

koncentracija proračunatih u ukupnom scenariju prelaze propisane granice

ocjenjivanja sa aspekta zaštite ekosistema. Kako su granice ocjenjivanja sa aspekta

zaštite zdravlja date kao dnevne srednje vrijednosti, direktno poređenje sa

proračunatim godišnjim srednjim koncentracijama nije moguće. S tim u vezi i

uzimajući u obzir proračunate vrijednosti emisija na godišnjem nivou, kao i činjenicu

da primjenom matematičkog CALPUFF modela nije dobijen ni jedan slučaj

prekoračenja granica ocjenjivanja i granične vrijednosti sa aspekta zaštite zdravlja,

može se zaključiti da emisije SO2 ne prelaze granice ocjenjivanja sa aspekta zaštite

zdravlja. Prikaz rezultata poređenja dat je dijagramom koji je prikazan na slici 39 gdje

ggoe(g) i dgoe(g) označavaju gornju i donju granicu ocjenjivanja sa aspekta zaštite

ekosistema, a date su kao godišnje srednje vrijednosti.

Upoređivanjem srednjih godišnjih koncentracija SO2 proračunatih u osnovnom i

ukupnom scenariju (slika 39, tabela 4) zaključuje se da je koncentracija SO2 u

ukupnom scenariju veća za sedam puta od koncentracije u osnovnom scenariju.

Navedeno ukazuje na činjenicu da TE kao tačkasti izvor ne doprinosi dominantno

zagađenju vazduha u urbanom području u geografskom domenu 30x30 km sa TE kao

centralnim tačkastim izvorom, već da zagađenju vazduha emisijom SO2 u značajnoj

mjeri doprinose ostali relevantni tačkasti, površinski i linijski izvori. Položaj izolinija

u mapi koja je prikazana na slici 16 potvrđuje da su izvori emisije SO2 locirani u

urbanom području najznačajniji izvor zagađenja vazduha u opštini Pljevlja.

Zagađujuća materija SO2

primijenjeni

scenario

osnovni ukupni prošireni

osnovni

prošireni

ukupni

godišnja

srednja

koncentracija

(μg/m3)

3,69

26,45

3,66

26,45



59

Slika 39. Odnos godišnjih srednjih koncentracija SO2 i propisanih granica

ocjenjivanja

Analizom odnosa koncentracija SO2 iz pojedinih izvora emisije proračunatih u

Inventaru zagađivača vazduha za period od 1990-2009. godine u Crnoj Gori (tabele 1

i 2 Priloga 1) zaključuje se da su uz TE kao tačkasti izvor kotlarnice i individualna

ložišta u kojim sagorijeva ugalj za potrebe zagrijavanja javnih institucija i

domaćinstava vodeći izvori emisija SO2 u urbanom i širem području opštine Pljevlja.

Takođe, u proširenom osnovnom i proširenom ukupnom scenariju (slika 39,

tabela 4), u geografskom domenu 60x60 km, sa TE kao centralnim tačkastim izvorom

zagađenja, dobija se približno isti odnos godišnjih srednjih koncentracija SO2 kao što

je odnos godišnjih srednjih koncentracija SO2 kod primjene osnovnog i ukupnog

scenarija u geografskom domenu 30x30 km. Uzimajući u obzir navedeno, kao i

prethodno prikazani rezultat analize shodno kome je koncentracija SO2 u ukupnom

scenariju sedam puta veća od koncentracije u osnovnom scenariju, zaključuje se da

zagađenju u urbanom i širem području opštine Pljevlja dominantno doprinose emisije

SO2 iz izvora zagađenja lociranih u urbanom području, odnosno emisije SO2 iz

kotlova i individualnih ložišta za zagrijavnje.

Navedeni zaključak se ne odnosi na epizode atmosferske inverzije (slika 28).

Zavisnost koncentracije SOx od udaljenosti od TE u posmatranoj epizodi inverzije od

26.01.2009. godine data je dijagramom prostorne raspodjele SOx koji je prikazan na

slici 40, gdje je gvz(č) granična vrijednost SO2 sa aspekta zaštite zdravlja data kao

jednočasovna srednja vrijednost. Analizom vrijednosti koncentracija SOx1 u

posmatranoj epizodi atmosferske inverzije može se zaključiti da jednočasovna srednja

koncentracija SOx u neposrednoj blizini TE, u slojevima vazduha koji se prostiru na

visini dimnjaka, dostiže vrijednost od 100 μg/m3, dok jednočasovna srednja

koncentracije SOx na udaljenosti 3 km i više od TE prema urbanom području, u

slojevima vazduha u blizini tla, dostiže vrijednost od 65-70 μg/m3, što je i dalje niže

od granične jednočasovne srednje vrijednosti SO2.

1 Kako prilikom prenošenja dolazi do oksidacije SO do SO2, čak i na malim udaljenostima od izvora emisijie,

koncentracija smješe oksida sumpora (SOx) proračunata primjenom matematičkog CALPUFF modela može se

posmtrati kao koncentracija SO2.



60

Slika 40. Prostorna raspodjela SOx u epizodi inverzije od 26.01.2009. god.

Potvrdu ocjene da se SO2 emitovan iz TE prenosi u značajnoj mjeri i na veće

udaljenosti daje primjena matematičkog CALPUFF modela u okviru analize

vertikalnog prenošenja SO2 (slika 31). Zavisnost proračunate godišnje srednje

vrijednosti SOx od udaljenosti od TE u slojevima vazduha koji se nalaze u visini

dimnjaka TE i bliskim slojevima vazduha u odnosu na slojeve u visini dimnjaka u

kontekstu vertikalnog prenošenja ove zagađujuće materije data je dijagramom

vertikalne prostorne raspodjele SOx koji je prikazan na slici 41, gdje je ggoe(g) gornja

granica ocjenjivanja sa aspekta zaštite ekosistema data kao godišnja srednja

vrijednost. Godišnja srednja koncentracija emisija SOx iz TE prelazi granice

ocjenjivanja sa aspekta zaštite ekosistema u neposrednoj blizini TE u slojevima

vazduha koji se nalaze u visini dimnjaka TE (250 m) i bliskim slojevima vazduha u

odnosu na slojeve u visini dimnjaka TE. Pri tom uticaj zagađenja opada i na

udaljenostima većim od 2,5 km od TE je ispod donje granice ocjenjivanja.

Slika 41. Vertikalna prostorna raspodjela SOx u sloju vazduha u visini dimnjaka TE

Utvrđivanjem mogućeg pravca prenošenja zagađenja na osnovu analize položaja

izolinija u mapama prenošenja zagađujućih materija, zaključuje se da je jedno od

područja relevantnih za analizu prenosa zagađenja sa urbanog područja opštine



61

Pljevlja na područje koje se nalazi na većim udaljenostima, područje Nacionalnog

parka „Durmitor”. Utoliko prije što je riječ o zaštićenom području prirode koje je

istovremeno pod zaštitom UNESCO-a kao lokalitet svjetske prirodne baštine.

Stoga je primjenom CALPUFF modela izvršen proračun vrijednosti

koncentracija SOx, sa apekta dostignutih maksimalnih jednočasovnih srednjih

vrijednosti koncentracija na godišnjem nivou i godišnjih srednjih koncentracija.

Podaci dati u tabeli 1 Priloga 3 ukazuju na nisku koncentraciju SOx koja je znatno

ispod granične jednočasovne srednje vrijednosti. Na osnovu dijagrama koji je

prikazan na slici 42 zaključuje se da je dostignuta vrijednost maksimalne

jednočasovne srednje koncentracije SOx na godišnjem nivou 29 puta niža od granične

jednočasovne srednje vrijednosti sa aspekta zaštite zdravlja (gvz(č)).

Slika 42. Odnos maksimalnih jednočasovnih srednjih koncentracija SOx na području

NP “Durmitor”i propisane granične jednočasovne srednje vrijednosti sa

aspekta zaštite zdravlja

Pri tom poređenje nivoa zagađenja uzrokovanih emisijama SOx koji su

proračunati u osnovnom i ukupnom scenariju, u posmatranom geografskom domenu

nepravilnog oblika (smjer istok-zapad analiziran je u širini od 105 km, a smjer sjever-

jug analiziran u dužini od 72 km) i prikazani dijagramom na slici 42, ukazuje da

emisije SO2 iz TE u Pljevljima u odnosu na ukupne emisije SO2 iz svih izvora

zagađenja prisutnih u posmatranom domenu doprinose zagađenju NP „Durmitor” u

opsegu od 98 %. Navedeni rezultati su u skladu sa realnim vrijednostima emisija

dobijenih u okviru programa praćenja kvaliteta vazduha u Crnoj Gori, odnosno

činjenicom da je uticaj emisija SO2 iz izvora zagađenja na području opštine Žabljak

neznatan. Istovremeno rezultati potvrđuju prethodno iznesenu ocjenu da se SO2

emitovan iz TE u Pljevljima prenosi i na veće udaljenosti i da ne utiče značajnije u

regularnom režimu rada TE na zagađenje u urbanom i širem području opštine Pljevlja.

Takođe, male koncentracije SOx prisutne na podrčju NP „Durmitor”, a visoke

koncentracije na izvoru emisije, ukazuju da emisiju SO2 iz TE karakteriše prenošenje

zagađujuće materije u područje šireg obuhvata usljed čega se smanjuju koncentracije

zagađujuće materije koja dospijeva do velikog broja pojedinačnih receptora u

posmatranom domenu. Takođe, navedeni odnos koncentracija SO2 ukazuje na potrebu

analize prenošenja SO2 i u prekograničnom kontekstu.



62

Dijagramom na slici 43 prikazan je odnos proračunatih godišnjih srednjih

koncentracija SOx u osnovnom i ukupnom scenariju i kritičnog nivoa sa aspekta

zaštite ekosistema datog kao godišnja srednja vrijednost (kne(g)). S tim u vezi može

se konstatovati da je proračunata koncentracija SOx na području NP „Durmitor” niža

80 puta od kritičnog nivoa. Takođe odnos proračunate godišnje srednje vrijednosti

koncentracije SOx i donje granice ocjenjivanja sa aspekta zaštite ekosistema date kao

godišnja srednja vrijednosti (dgoe(g)) ukazuje da je proračunata vrijednost niža 32

puta.

Slika 43. Odnos godišnjih srednjih koncentracija SOx na području NP „Durmitor” i

kritičnog nivoa sa aspekta zaštite ekosistema (kne(g)) i donje granice

ocjenjivanja sa aspekta zaštite ekosistema (dgoe(g))

Prikazani rezultati ukazuju da prisutni nivo SO2 pored toga što ne utiče na

zdravlje ljudi, ne utiče ni na zaštitu i očuvanje vrijednih ekosistema koji se nalaze na

ovom području.

Može se zaključiti da se SO2 emitovan iz TE u Pljevljima, obzirom na visinu

dimnjaka i uticaj meteoroloških faktora i morfologiju terena, u značajnoj mjeri

prenosi na veće udaljenosti, ali i da dolazi do prenošenja i dispergovanja zagađujuće

materije u širem obuhvatu urbanog i šireg područja opštine Pljevlja. Dispergovanjem

emitovane količine zagađujuće materije na područje šireg obuhvata smanjuje se

koncentracija zagađujuće materije koja dospijeva do velikog broja pojedinačnih

receptora u posmatranom domenu, kao i broj prekoračenja graničnih vrijednosti SO2

za zaštitu zdravlja ljudi (jednočasovne srednje i dnevne srednje vrijednosti), osim u

akcidentnim situacijama i slučajevima inverzije. Navedeno potvrđuje i rezultat obrade

podataka matematičkim CALPUFF modelom u kontekstu prekoračenja dozvoljenih

graničnih vrijednosti, obzirom da nije registrovano prekoračenje dozvoljene granične

vrijednosti za SO2. Vodeći izvor zagađenja urbanog područja opštine Pljevlja

emisijama SO2 su postrojenja (kotlarnice) i individualna ložišta za zagrijavnje uglja.



63

4.3.2. Uticaj emisija PM10

Pregled godišnjih srednjih koncentracija PM10 proračunatih primjenom

matematičkog CALPUFF modela u osnovnom, ukupnom, proširenom osnovnom i

proširenom ukupnom scenariju (slike 14, 17, 24 i 25) naveden je u tabeli 5.

Tabela 5. Prikaz vrijednosti srednjih godišnjih koncentracija PM10

Poređenjem godišnjih srednjih koncentracija PM10 proračunatih u ukupnom

scenariju primjenom matematičkog CALPUFF modela (slika 17) sa standradnim

vrijednostima koje su propisane nacionalnom i evropskom legislativom može se

zaključiti da vrijednosti godišnjih srednjih koncentracija prelaze propisane granice

ocjenjivanja. Sa aspekta zaštite zdravlja ljudi prekoračenje iznosi 26 % u odnosu na

propisanu gornju granicu ocjenjivanja. Pri tom je godišnja srednja koncentracija

PM10, proračunata u osnovnom scenariju (slika 14) primjenom matematičkog

CALPUFF modela, značajno ispod donje granice ocjenjivanja. Prikaz rezultata

poređenja dat je dijagramom koji je prikazan na slici 44 gdje ggoz(g) i dgoz(g)

označavaju gornju i donju granicu ocjenjivanja sa aspekta zaštite zdravlja date kao

godišnje srednje vrijednosti, a gvz(g) označava graničnu vrijednost sa aspekta zaštite

zdravlja datu kao godišnja srednja vrijednost.

Slika 44. Odnos godišnjih srednjih koncentracija PM10 i propisanih granica

ocjenjivanja i granične vrijednosti

Zagađujuća materija PM10

primijenjeni

scenario


osnovni

prošireni

ukupni

godišnja

srednja

koncentracija

(μg/m3)

2,02

35,35

2,03

38,15



64

Evidentno je i neznatno povećanje odnosa godišnje srednje koncentracije PM10

proračunate primjenom CALPUFF modela u proširenom ukupnom scenariju u odnosu

na gornju granicu ocjenjivanja u poređenju sa odnosom godišnje srednje koncentracije

PM10 proračunate primjenom CALPUFF modela u ukupnom scenariju u odnosu na

gornju granicu ocjenjivanja (tabela 5, slika 44). Godišnja srednja koncentracija PM10

u proširenom osnovnom scenariju ostaje približno jednaka godišnjoj srednjoj

koncentraciji u osnovnom scenariju. Ova analiza emisija PM10 u navedenim

scenarijima primjene matematičkog CALPUFF modela ukazuje na sličan zaključak

kao i analiza emisija SO2, odnosno da zagađenju urbanog i šireg područja opštine

Pljevlja emisijom PM10 dominantno ne doprinosi TE, već značajan udio ima i

kumulativni uticaj ostalih tačkastih, površinskih i linijskih izvora koji se nalaze u

urbanom području.

Analizom odnosa koncentracija PM10 iz pojedinih izvora emisije proračunatih u

Inventaru zagađivača vazduha za period od 1990-2009. godine u Crnoj Gori, može se

konstatovati da je TE tačkasti izvor koji u najvećoj mjeri doprinosi emisijama PM10.

Pri tom vrijednost koncentracije emisija PM10 iz kotlarnica JKP iznosi 4,82 %

vrijednosti koncentarcije emisija ove zagađujuće materije iz TE. Doprinos emisija iz

Rudnika uglja i preduzeća Vektra Jakić je zanemarljiv u odnosu na emisije iz TE i

kotlarnica JKP.

Upoređivanjem vrijednosti koncentracija emisija PM10 iz tačkastih izvora sa

vrijednostima koncentracija emisija iz svih površinskih i linijskih izvora zagađenja

koje su proračunate u Inventaru zagađivača vazduha za period od 1990-2009. godine

u Crnoj Gori, može se konstatovati da su emisije iz tačkastih izvora za 10 puta veće

od emisija iz površinskih i linijskih izvora. Pri tom vrijednosti emisija ukazuju da je

TE tačkasti izvor sa najvećom vrijednošću emisija PM10, odnosno individualna ložišta

sa aspekta generisanja zagađenja iz površinskih i linijskih izvora. Udio zagađenja

uzrokovanog emisijom PM10 usljed sagorijevanja goriva u individualnim ložištima i

kotlarnicama znatno je veći u odnosu na zagađenje urbanog područja uzrokovanog

emisijama PM10 usljed sagorijevanja goriva u motorima sa unutrašnjim

sagorijevanjem.

Prethodno navedeni rezultati analiza shodno kojim TE, kao tačkasti izvor sa

najvećim pojedinačnim udjelom u emisijama PM10 u odnosu na ostale posmatrane

izvore, ne doprinosi dominantno zagađenju urbanog područja opštine Pljevlja može se

objasniti činjenicom da se emisije PM10 iz TE prenose na veće udaljenosti, dok ostali

tačkasti, površinski i linijski izvori uzrokuju u značajnoj mjeri zagađenje vazduha

emisijama PM10 u urbanom području. Visina dimnjaka, meteorološki uslovi i

morfologija terena su ključni faktori koji doprinose ovakvom modelu prenošenja

PM10 iz TE.

Navedeni zaključak se ne odnosi na epizode atmosferske inverzije (slika 29).

Zavisnost koncentracije PM10, date kao jednočasovna srednja vrijednost, od

udaljenosti od TE na visini od 250 m i neposredno iznad tla, u posmatranoj epizodi

inverzije od 30.04.2009. godine, data je dijagramom prostorne raspodjele PM10 koji je

prikazan na slici 45. Analizom jednočasovne srednje vrijednosti koncentracije PM10

proračunate primjenom CALPUFF modela u ovoj epizodi inverzije, može se

konstatovati da jednočasovna srednja koncentracija PM10 u neposrednoj blizini TE, u

slojevima vazduha na visini dimnjaka (250 m), prelazi vrijednost od 150 μg/m3.

Obzirom da su vrijednosti na dnevnom nivou niske, za prikaz epizoda inverzije



65

odabrane su jednočasovne srednje koncentracije, iako na taj način nije moguće vršiti

direktno poređenje jednočasovnih srednjih vrijednosti sa granicama ocjenjivanja i

graničnim vrijednostima koje su date kao dnevne srednje vrijednosti. Ipak, ovaj

pristup omogućava praćenje pravca i načina prostiranja zagađujuće materije u epizodi

inverzije. Usljed specifičnih meteoroloških uslova došlo je do pada vrijednosti

koncentracije PM10 na udaljenosti 1 km od TE, da bi se na udaljenosti 1,5 km od TE,

u slojevima vazduha u blizini tla, desio porast vrijednosti jednočasovne srednje

koncentracije PM10 koja je dostigla maksimalnu vrijednost od 87,5 μg/m3 na

udaljenosti 3 km od TE u urbanom području.

Slika 45. Prostorna raspodjela PM10 na visini od 250 m i neposredno iznad tla,

u epizodi inverzije od 30.04.2009. god.

Navedeno ukazuje na porast uticaja emisija PM10 iz TE na urbano područje u

slučajevima specifičnih meteoroloških uslova koji uslovljavaju pojavu inverzije,

odnosno da se u slučajevima inverzije zagađenje iz TE u značajnoj mjeri prenosi na

urbano područje.

Potvrdu ocjene da se PM10 emitovan iz TE prenosi u značajnoj mjeri i na veće


vertikalnog prenošenja PM10 (slika 32). Zavisnost proračunate godišnje srednje

vrijednosti PM10 od udaljenosti od TE u slojevima vazduha koji se nalaze u visini

dimnjaka TE, odnosno na oko 250 m, i u bliskim slojevima vazduha u odnosu na

slojeve u visini dimnjaka, u kontekstu vertikalnog prenošenja ove zagađujuće

materije, data je dijagramom vertikalne prostorne raspodjele PM10 koji je prikazan na

slici 46, gdje je: ggoz(g) gornja granica ocjenjivanja sa aspekta zaštite zdravlja data

kao godišnja srednja vrijednost, dgoz(g) donja granica ocjenjivanja sa aspekta zaštite

zdravlja data kao godišnja srednja vrijednost i gvz(g) granična vrijednost sa aspekta

zaštite zdravlja data kao godišnja srednja vrijednost. Rezultati primjene matematičkog

CALPUFF modela u okviru analize vertikalnog prenošenja ukazuju da godišnja

srednja vrijednost emisija PM10 iz TE prelazi granice ocjenjivanja sa aspekta zaštite

zdravlja ljudi u neposrednoj blizini TE u slojevima vazduha koji se nalaze u visini

dimnjaka TE i bliskim slojevima vazduha u odnosu na slojeve u visini dimnjaka TE.

Vrijednost koncentracija opada porastom udaljenosti od TE, a na udaljenostima većim

od 1,5 km od TE je ispod donje granice ocjenjivanja.



66

Slika 46. Vertikalna prostorna raspodjela PM10 u sloju vazduha u visini dimnjaka TE

Navedeni rezultati potvrđuju da se emisije PM10 iz TE prenose u značajnoj mjeri

na udaljenosti koje su izvan obuhvata užeg urbanog područja. Usljed prenošenja

zagađujuće materije u obuhvat urbanog i šireg područja opštine Pljevlja smanjuje se


receptora u posmatranom domenu.

Primjenom CALPUFF modela izvršen je proračun vrijednosti koncentracija

PM10 u odnosu na dostignute maksimalne jednočasovne srednje vrijednosti

koncentracija na godišnjem nivou i godišnjih srednjih koncentracija na području NP

„Durmitor” (tabela 2 Priloga 3).

Dijagram koji je prikazan na slici 47 ukazuje na nisku koncentraciju PM10 koja

je daleko ispod donje granice ocjenjivanja (za 165 puta je niža godišnja srednja

koncentracija PM10 proračunata u osnovnom scenaruju od dozvoljene gornje granice

ocjenjivanja definisane kao godišnja srednja vrijednost koncentracije PM10 i za 117

puta je niža godišnja srednja koncentracija PM10 proračunata u osnovnom scenaruju

od dozvoljene donje granice ocjenjivanja definisane kao godišnja srednja vrijednost

koncentracije PM10). U odnosu na graničnu vrijednost sa aspekta zaštite zdravlja,

godišnja srednja koncentracija PM10 je niža za 235 puta. Obzirom na neznatnu razliku

vrijednosti godišnje srednje koncentracije PM10 u osnovnom i ukupnom scenariju,

dobija se približno isti odnos godišnje srednje koncentracija PM10 i vrijednosti granica

ocjenjivanja i granične vrijednosti PM10 u ukupnom secnariju kao u osnovnom

scenariju.

Slika 47. Odnos godišnjih srednjih koncentracija PM10 na području NP “Durmitor” i

propisanih granica ocjenjivanja i granične godišnje vrijednosti sa aspekta

zaštite zdravlja



67

Pri tom poređenje nivoa zagađenja uzrokovanih emisijama PM10 koji su

proračunati u osnovnom i ukupnom scenariju, u posmatranom geografskom domenu

nepravilnog oblika (smjer istok-zapad analiziran je u širini od 105 km, a smjer sjever-

jug analiziran u dužini od 72 km) i prikazani dijagramom na slici 47, ukazuje da

emisije PM10 iz TE u Pljevljima u odnosu na ukupne emisije PM10 iz svih izvora

zagađenja prisutnih u posmatranom domenu doprinose zagađenju NP „Durmitor” u

opsegu od 97 %. Navedeni rezultati su u skladu sa realnim vrijednostima emisija koje

su dobijene u okviru programa praćenja kvaliteta vazduha u Crnoj Gori, odnosno

činjenicom da je uticaj emisija PM10 iz izvora zagađenja na području opštine Žabljak

neznatan. Istovremeno male koncentracije PM10 prisutne na području NP “Durmitor”

ukazuju na potrebu analize prenošenja PM10 u prekograničnom kontekstu, ali i na

značajan doprinos dispergovanja zagađujuće materije u obuhvatu urbanog i šireg

područja opštine Pljevlja, doprinoseći smanjenju koncentracija zagađujuće materije u

velikom broju pojedinačnih receptora u posmatranom domenu. Koncentracije PM10 na

području NP „Durmitor” su za 1,5 put niže od koncentracije SO2.

Odnos proračunate vrijednosti srednjih godišnjih koncentracija PM10 na

području NP „Durmitor” u osnovnom i ukupnom scenariju i granica ocjenjivanja sa

aspekta zaštite zdravlja ukazuje da prisutni nivo PM10 ne utiče na zdravlje ljudi na

području NP „Durmitor”.

I kod analize PM10 može se zaključiti da se emisije iz TE u Pljevljima, obzirom

na visinu dimnjaka, uticaj meteoroloških faktora i morfologiju terena, u značajnoj

mjeri prenose na veće udaljenosti, ali i da dolazi do prenošenja i dispergovanja

zagađujeće materije na urbano i šire područje opštine Pljevlja. Raspoređivanjem

emitovane količine zagađujuće materije na područje šireg obuhvata smanjuju se

koncentracije zagađujuće materije u velikom broju pojedinačnih receptora u

posmatranom domenu. Ostali tačkasti, površinski i linijski izvori u značajnoj mjeri

uzrokuju zagađenje vazduha sa PM10 u urbanom području. Pri tom je kao što je

prethodno navedeno udio zagađenja uzrokovanog emisijama PM10 usljed

sagorijevanja goriva u individualnim ložištima i kotlarnicama znatno veći u odnosu na

emisije koje se oslobađaju usljed sagorijevanja goriva u motorima sa unutrašnjim

sagorijevanjem. Uticaj ukupnih emisija PM10 na urbano područje opštine Pljevlja je

značajan što potvrđuje analiza dnevnih srednjih vrijednosti emisija PM10 prikazana na

slici 19 obzirom da iste prekoračuju gornju granicu ocjenjivanja i graničnu vrijednost.

Uticaj je posebno izražen u akcidentnim situacijama i u slučajevima inverzije.



68

4.3.3. Uticaj emisija NO2

U tabeli 6 dat je pregled godišnjih srednjih koncentracija NOx i NO2

proračunatih primjenom matematičkog CALPUFF modela u osnovnom, ukupnom,

proširenom osnovnom i proširenom ukupnom scenariju (slike 15, 18, 26 i 27).

Tabela 6. Prikaz vrijednosti srednjih godišnjih koncentracija NOx i NO2

Poređenjem godišnjih srednjih koncentracija NO2 proračunatih u ukupnom

scenariju (slika 18) primjenom matematičkog CALPUFF modela sa standardnim

vrijednostima koje su propisane nacionalnom legislativom može se zaključiti da

vrijednosti srednjih godišnjih koncentracija prelaze propisane granice ocjenjivanja. Sa

aspekta zaštite zdravlja ljudi približno dva puta je prekoračena gornja granica

ocjenjivanja, dok je sa aspekta zaštite vegetacije ista prekoračena 2,5 puta. Pri tom je

godišnja srednja koncentracija NOx proračunata u osnovnom scenariju (slika 15)

primjenom matematičkog CALPUFF modela znatno ispod granica ocjenjivanja kako

sa aspekta zaštite zdravlja ljudi, tako i sa aspekta zaštite vegetacije. Primjenom

matematičkog CALPUFF modela ustanovljena su prekoračenja jednočasovnih

srednjih i godišnjih srednjih vrijednosti NO2 koja su prikazana na slikama 20 i 21.

Prikaz rezultata poređenja proračunatih godišnjih srednjih koncentracija dat je

dijagramom koji je prikazan na slici 48, gdje ggoz(g) i dgoz(g) označavaju gornju i

donju granicu ocjenjivanja sa aspekta zaštite zdravlja date kao godišnje srednje

vrijednosti, a gvz(g) označava graničnu vrijednost sa aspekta zaštite zdravlja datu kao

godišnja srednja vrijednost.

Vrijednosti koncentracija NOx i NO2 koje su proračunate u osnovnom i

ukupnom scenariju (tabela 6, slika 48) primjenom matematičkog CALPUFF modela

ukazuju da zagađenju urbanog područja emisijama NOx i NO2 dominantno ne

doprinosi TE, već značajan udio ima kumulativni uticaj ostalih tačkastih, površinskih i

linijskih izvora koji se nalaze u urbanom području.

Analizom odnosa koncentracija NOx i NO2 iz pojedinih izvora emisije

proračunatih u Inventaru zagađivača vazduha za period od 1990-2009. godine u Crnoj

Gori, može se konstatovati da je TE tačkasti izvor koji u najvećoj mjeri doprinosi

emisiji NOx i NO2. Pri tom je vrijednost koncentracije NOx i NO2 koja se emituje iz

TE za 6 puta veća od vrijednosti koncentracije emisija ove zagađujuće materije iz

2 Obzirom da je na izvoru emsije udio NO u emisijama 90%, a NO2 10% (odnos koji je karakterističan

za procese sagorijevanja), emisija zagađujuće materije se prikazuje kao emisija NOx. Kako prilikom

disperzije dolazi do oksidacije NO do NO2, čak i na malim udaljenostima od izvora emisije,

koncentracije NOx se mogu posmtrati kao koncentracije NO2.

Zagađujuća materija NOx i NO22

primijenjeni

scenario


osnovni

prošireni

ukupni

godišnja

srednja

koncentracija

(μg/m3)

2,38 NOx

62,01 NO2

2,39 NO2

66,7 NO2



69

Rudnika uglja. Doprinos JKP i proizvodnog procesa Vektre Jakić je znatno manji u

odnosu na emisije iz TE i Rudnika.

Slika 48. Odnos godišnjih srednjih koncentracija NOx i NO2 i propisanih granica

ocjenjivanja i granične vrijednosti

Upoređivanjem koncentracija NOx i NO2 emitovanih iz tačkastih izvora sa

koncentracijama NOx i NO2 koji su emitovani iz površinskih i linijskih izvora

zagađenja proračunatih u Inventaru zagađivača vazduha za period od 1990-2009.

godine u Crnoj Gori, može se konstatovati da su emisije iz tačkastih izvora za 7,4 puta

veće u odnosu na emisije iz površinskih i linijskih izvora. U grupi površinskih i

linijskih izvora, vozila usljed sagorijevanja goriva u motorima sa unutrašnjim

sagorijevanjem imaju najveći udio u emisijama NOx i NO2. Sagorijevanje uglja u

kotlarnicama i individualnim ložištima je sljedeći značajan izvor emisija NOx i NO2,

ali u znatno manjoj mjeri od vozila.

Rezultati analiza shodno kojim je TE tačkasti izvor sa najvećim udjelom u

pojedinačnim emisijama NOx i NO2 u odnosu na ostale posmatrane izvore, koji

istovremeno ne doprinosi dominantno zagađenju urbanog područja opštine Pljevlja

emisijama NOx i NO2, mogu se objasniti činjenicom da se emisije NOx i NO2 iz TE

prenose na veće udaljenosti, dok ostali tačkasti, površinski i linijski izvori uzrokuju

zagađenje vazduha urbanog područja emisijama NOx i NO2. Visina dimnjaka,

meteorološki uslovi i morfologija terena ključni su faktori koji uslovljavaju ovaj način

prenošenja emisija NOx i NO2 iz TE.

Na taj zaključak, odnosno da je zagađenje urbanog i šireg područja opštine

Pljevlja uzrokovano proizvodnim procesima u Rudniku uglja, saobraćajem i

sagorijevanjem uglja u kotlarnicama i individualnim ložištima, upućuje i neznatno

povećanje odnosa godišnje srednje koncentracije NOx i NO2 proračunate primjenom

matematičkog CALPUFF modela u proširenom ukupnom scenariju u odnosu na

gornju granicu ocjenjivanja u poređenju sa odnosom godišnje srednje koncentracije

NOx i NO2 proračunate primjenom matematičkog CALPUFF modela u ukupnom

scenariju u odnosu na gornju granicu ocjenjivanja (slika 48). Pri tom je, kao što je

prethodno navedeno, udio zagađenja uzrokovanog emisijama NOx i NO2 usljed

sagorijevanja goriva u motorima sa unutrašnjim sagorijevanjem, odnosno



70

saobraćajem, znatno veći u odnosu na emisije koje se oslobađaju sagorijevanjem u

kotlarnicama i ložištima.

Ove ocjene se ne odnose na epizode atmosferske inverzije (slika 30). Zavisnost

koncentracije NOx, date kao jednočasovna srednja vrijednost, od udaljenosti od TE,

na visini od 250 m i neposredno iznad tla, u posmatranoj epizodi inverzije od

26.01.2009. godine, data je dijagramom prostorne raspodjele koji je prikazan na slici

49, gdje je ggoz(č) gornja granica ocjenjivanja sa aspekta zaštite zdravlja data kao

jednočasovna srednja vrijednost, dgoz(g) donja granica ocjenjivanja sa aspekta zaštite

zdravlja data kao jednočasovna srednja vrijednost i gvz(g) granična vrijednost sa

aspekta zaštite zdravlja data kao jednočasovna srednja vrijednost. Analizom

proračunatih jednočasovnih srednjih vrijednosti koncentracija NOx u ovoj epizodi

inverzije, zaključuje se da jednočasovne srednje koncentracije NOx u neposrednoj

blizini TE, u slojevima vazduha na visini dimnjaka (250 m), prelaze vrijednost od 100

μg/m3, odnosno donju granicu ocjenjivanja, sa tendencijom približavanja gornjoj

granici ocjenjivanja. Usljed specifičnih meteoroloških uslova došlo je do pada

vrijednosti koncentracije NOx na nultu vrijednost na udaljenosti 1 km od TE, u

slojevima vazduha u blizini tla, da bi na udaljenosti 3 km od TE i dalje prema

urbanom području jednočasovna srednja koncentracija NOx dostigla vrijednosti 35-40

μg/m3

što je ispod donje granice ocjenjivanja i dozvoljene granične jednočasovne

srednje vrijednosti. Navedeno ukazuje na porast uticaja emisija NOx iz TE na urbano

područje u slučajevima specifičnih meteoroloških uslova koji uslovljavaju pojavu

inverzije.

Slika 49. Prostorna raspodjela NOx na visini od 250 m i neposredno iznad tla, u

epizodi inverzije od 26.01.2009. god.

Potvrdu ocjene da se NOx emitovan iz TE prenosi u značajnoj mjeri i na veće


vertikalnog prenošenja NOx (slika 33). Zavisnost proračunate godišnje srednje

vrijednosti NOx od udaljenosti od TE u slojevima vazduha koji se nalaze u visini

dimnjaka TE, odnosno na oko 250 m, i u bliskim slojevima vazduha u odnosu na

slojeve u visini dimnjaka, u kontekstu vertikalnog prenošenja ove zagađujuće

materije, data je dijagramom vertikalne prostorne raspodjele NOx koji je prikazan na

slici 50, gdje je ggoz(g) gornja granica ocjenjivanja sa aspekta zaštite zdravlja data



71

kao godišnja srednja vrijednost, dgoz(g) donja granica ocjenjivanja sa aspekta zaštite

zdravlja data kao godišnja srednja vrijednost i gvz(g) granična vrijednost sa aspekta

zaštite zdravlja data kao godišnja srednja vrijednost. Rezultati primjene matematičkog

CALPUFF modela u okviru analize vertikalnog prenošenja NOx ukazuju da se

godišnja srednja vrijednost koncentracija NOx približava ili prelazi donju granicu

ocjenjivanja sa aspekta zaštite zdravlja ljudi i zaštite vegetacije u neposrednoj blizini

TE u slojevima vazduha koji se nalaze u visini dimnjaka TE i bliskim slojevima

vazduha u odnosu na slojeve u visini dimnjaka TE. Pri tom uticaj zagađenja opada i

na udaljenostima većim od 2,5 km od TE je ispod donje granice ocjenjivanja.

Slika 50. Vertikalna prostorna raspodjela NOx u sloju vazduha u visini dimnjaka TE

Navedeni rezultati potvrđuju da se emisije NOx i NO2 iz TE prenose u značajnoj

mjeri na udaljenosti koje su izvan obuhvata urbanog područja. Usljed prenošenja

zagađujuće materije na urbano i šire područje opštine Pljevlja smanjuje se


receptora u posmatranom domenu.

Primjenom CALPUFF modela izvršen je proračun vrijednosti koncentracija

NOx sa apekta dostignutih maksimalnih jednočasovnih srednjih vrijednosti

koncentracije na godišnjem nivou i godišnjih srednjih koncentracija na području NP

„Durmitor” (tabela 3 Priloga 3). Rezultati prikazani dijagramom koji je dat na slici 51

ukazuju na nisku koncentraciju NOx koja je znatno ispod granica ocjenjivanja (25

puta je manja godišnja srednja koncentracija NOx od dozvoljene gornje granice

ocjenjivanja i 20 puta od donje granice ocjenjivanja) i granične vrijednosti (za 32 puta

je manja vrijednost srednje godišnje koncentracije od granične vrijednosti) u

osnovnom, odnosno ukupnom scenariju. Na dijagramu ggoz(g) i dgoz (g) označavaju

gornju i donju granicu ocjenjivanja sa aspekta zaštite zdravlja datu kao godišnja

srednja vrijednost, ggov (g) i dgov (g) označavaju gornju i donju granicu ocjenjivanja

sa asepkta zaštite vegetacije, a gvz (g) graničnu vrijednost sa aspekta zaštite zdravlja

datu kao godišnja srednja vrijednost.



72

Slika 51. Odnos godišnjih srednjih koncentracija NOx na području NP “Durmitor”i

propisanih granica ocjenjivanja i granične godišnje srednje vrijednosti sa

aspekta zaštite zdravlja

Pri tom poređenje nivoa zagađenja uzrokovanih emisijama NOx koji su

proračunati u osnovnom i ukupnom scenariju, na području NP “Durmitor”, u

posmatranom geografskom domenu nepravilnog oblika (smjer istok-zapad analiziran

je u širini od 105 km, a smjer sjever-jug analiziran u dužini od 72 km) i prikazani

dijagramom na slici 51, ukazuje da emisija NOx i NO2 iz TE u Pljevljima u odnosu na

emisije NOx i NO2 iz svih ostalih izvora zagađenja prisutnih u posmatranom domenu

doprinose zagađenju NP „Durmitor” sa udjelom od 98 %. Navedeni rezultati su u

skladu sa realnim vrijednostima emisija dobijenih u okviru programa praćenja

kvaliteta vazduha u Crnoj Gori, odnosno činjenicom da je uticaj emisija NO2 iz izvora

zagađenja na području opštine Žabljak neznatan. Istovremeno rezultati potvrđuju

prethodno iznesenu ocjenu da se NO2 emitovan iz TE u Pljevljima prenosi i na veće

udaljenosti i da ne utiče značajnije u regularnom režimu rada TE na zagađenje u

urbanom i širem području opštine Pljevlja. Takođe, male koncentracije NOx prisutne

na podrčju NP „Durmitor”, ukazuju na potrebu analize prenošenja NOx u

prekograničnom kontekstu, ali i na značajan doprinos dispergovanja zagađujuće

materije u obuhvatu urbanog i šireg područja opštine Pljevlja, doprinoseći smanjenju


receptora u posmatranom domenu. Koncentracije NOx na području NP „Durmitor” su

nešto niže od koncentracije SO2.

Odnos proračunate vrijednosti srednjih godišnjih koncentracija NOx i NO2 na

području NP „Durmitor” u osnovnom i ukupnom scenariju i donje granice

ocjenjivanja sa aspekta zaštite vegetacije ukazuje da je proračunata vrijednost niža

približno 21 put (slika 51), odnodno da prisutni nivo NOx i NO2 pored toga što ne

utiče na zdravlje ljudi, ne utiče ni na zaštitu i očuvanje izuzetno vrijednih ekosistema

koji se nalaze na ovom području.

Polazeći od navedenog zaključuje se da se emisija NOx i NO2 iz TE u značajnoj

mjeri prenosi na veće udaljenosti, dok Rudnik uglja, saobraćaj i sagorijevanje uglja u

kotlarnicama i individualnim ložištima dominantno uzrokuju zagađenje vazduha sa

NOx i NO2 u urbanom području. Pri tom dolazi do prenošenja i dispergovanja

zagađujeće materije u širem obuhvatu urbanog i šireg područja opštine Pljevlja.



73

Raspoređivanjem emitovane količine zagađujuće materije na područje šireg obuhvata

smanjuje se koncentracija zagađujuće materije koja dospijeva do velikog broja

pojedinačnih receptora u posmatranom domenu, što je jedan od bitnih faktora koji

dopinosi ublažavanju uticaja emisija NOx i NO2 iz TE koje dospijevaju u urbano

područje. Uticaj ukupnih emisija NOx i NO2 na urbano područje Opštine Pljevlja je

značajan što potvrđuju rezultati analize prikazani na slikama 20 i 21 shodno kojim

jednočasovne srednje i godišnje srednje vrijednosti emisija NOx i NO2 prekoračuju

gornju i donju granicu ocjenjivanja i graničnu vrijednost emisija. Uticaj je posebno

izražen u akcidentnim situacijama i u slučajevima inverzije.

4.3.4. Uticaj prenošenja zagađenja u akcidentnom režimu rada TE

Na dane 14.04. i 15.04.2011. godine desio se akcident u režimu rada TE koji je

uzrokovao povećane emisije zagađujućih materija u dimnim gasovima na izlaznom

kanalu dimnjaka TE. Angažovana je Laboratorija za arhitektonsku fiziku i zaštitu

okoliša “Dvokut” iz Sarajeva koja je izvršila mjerenja koja su se odnosila na:

temperaturu (°C) gasova, brzinu (m/s) gasova, zapreminski protok (m3/s)

gasova i udio vodene pare (%) u gasovima u dimovodnim kanalima;

koncentraciju zagađujućih materija SOx, PM10, NOx , CO i zapreminski

sadržaj CO2 i O2;

koncentraciju teških metala u dimnim gasovima;

koncentraciju PAH-ova u dimnim gasovima.

Metodologija mjerenja, izbor mjerne opreme, izvođenje mjerenja i obrada

mjerenih rezultata izvšena je u skladu sa ISO/IEC 17025:2005.

Cilj mjerenja odnosio se na utvrđivanje postojećeg stanja i provjeru

kvantitativnih i kvalitativnih karakteristika emisija u oslobođenim dimnim gasovima.

Odabrani su pravougaoni mjerni profili ulaznih kanala. Unutrašnje dimenzije

mjernog profila su 6200 mm x 2000 mm. Mjerni profil izlaznih kanala je kružnog

poprečnog presjeka. Unutrašnji prečnik dimovodnih kanala je 4200 mm. Mjerenja su

vršena u tačakama koje se nalaze u dva mjerna kanala-linije (L1 i L2).

Izmjerene vrijednosti su analizirane u odnosu na granične vrijednosti emisija za

postrojenja za sagorijevanje termičkog kapaciteta većeg od 300 MWt koja koriste

čvrsta goriva koje su propisane Uredbom o graničnim vrijednostima emisija

zagađujućih materija u vazduh iz stacionarnih izvora (Sl. list CG, br.10/11). Shodno

Uredbi granična vrijednost emisija SO2 i NOx na izvoru emisije iznosi 150 mg/Nm3.

Rezultati mjerenja, koji su korišćeni kao ulazne veličine u primjeni

matematičkog CALPUFF modela obrađeni su kao prosječne vrijednosti svih

izmjerenih vrijednosti koncentracija u posmatranim tačkama i posmatranom periodu,

dati su u tabeli 7.

Ovako dobijene vrijednosti koncentracija SOx, PM10 i NOx na izvoru emisije i

fizičke veličine kojim su okarakterisani dimni gasovi u izlaznom kanalu dimnjaka TE,

korišćene su kao ulazne veličine u primjeni matematičkog CALPUFF modela u

analizi akcidentnog režima rada TE na dane 14.04. i 15.04.2011. godine.

U tabeli 7 prikazane su vrijednosti jednočasovnih srednjih koncentracija SOx,

PM10, i NOx u dimnim gasovima u izlaznom kanalu dimnjaka TE, na odabranim

mjernim mjestima, u odabranom vremenu, na dane 14.04 i 15.04.2011. godine.



74

Tabela 7: Jednočasovne srednje konc. SOx, PM10, NOx, u izlaznom kanalu dimnj. TE

Tabela 8. Fizičke karakteristike dimnih gasova u izlaznom kanalu dimnjaka TE

Prednost primjene CALPUFF modela u akcidentnim situacijama ogleda se u

činjenici da omogućava proračun koncentracija uz istovremenu obradu podataka koji

se odnose na morfologiju terena i bazu meteoroloških podataka izvedenu za svaki dan

u posmatranoj godini, zahvaljujući performansama procesorskih komponenti MM5 i

CALMET. Sličan matematički model, kao što je npr. ALOHA, primjenjuje se na

ravnim terenima i u slučajevima visokih koncentracija emisija zagađujućih materija,

dok je primjena matematičkog CALPUFF modela moguća i na terenima složene

topografije. Takođe, matematički CALPUFF model pokazuje odlične performanse sa

aspekta vremena potrebnog za pokretanje modela, obzirom da vrijeme potrebno za

pokretanje modela pri obradi baze meteoroloških podataka, koja se odnosi na 365

dana u godini, iznosi 2h. Značajno je navesti da se u okviru GEPSUS projekta koji se

realizuje u Crnoj Gori razvija softverska aplikacija za modeliranje prenosa zagađenja

u akcidentnim situacijama.

U tabelama 1-3 Priloga 4 prikazane su proračunate maksimalne jednočasovne

srednje koncentracije zagađujućih materija SOx, PM10, NOx u geografskom domenu

obuhvata 40x40 km.

Poređenjem trenda jednočasovnih srednjih koncentracija zagađujućih materija

SOx, PM10 i NOx, u akcidentnom režimu rada TE (slike 34-36 i tabele 1-3 Priloga 4),

3 Zapreminske koncentracije zagađujućih materija su preračunate u masene obzirom da matematički

CALPUFF model zahtijeva ulazne koncentracije izražene u g/s.

Datum Vrijeme

Mjerno

mjesto

Proračunate

koncentracije u izlaznom

kanalu (mg/m3)

Proračunate koncentracije u

izlaznom kanalu (g/s)3

NOX PM10 SOX NOx PM10 SOX

4.14.2011 16:00 M5/L1 361,44 33,25 5723 61,42221 5,65042 972,55231

4.14.2011 17:00 M6/L1 358,74 32,11 5673 59,92203 5,36348 947,58797

4.14.2011 18:00 M8/L2 349,25 27,36 5688 57,42475 4,49861 935,23834

4.15.2011 11:00 M1/L1 353,87 21,05 4232 62,60058 3,72380 748,65255

4.15.2011 12:00 M3/L2 376,08 26,77 4921 66,95602 4,76604 876,11843

4.15.2011 13:00 M4/L2 362 29,72 5110 65,11092 5,34557 919,10731

Datum Vrijeme

Protok

dimnih

gasova

(Nm3/h)

Izlazna

temp

dimnih

gasova

(°C)

Izlazna

temp

dimnih

gasova

(K)

Izlazna

brzina

dimnih

gasova

(m/s)

4.14.2011 16:00 611775 141,66 414,81 23,12

4.14.2011 17:00 601325 139,74 412,89 22,62

4.14.2011 18:00 591923 134,52 407,67 21,98

4.15.2011 11:00 636850 126,53 399,68 23,16

4.15.2011 12:00 640932 122,05 395,2 23,04

4.15.2011 13:00 647512 124,33 397,48 23,41



75

može se zaključiti da isti ne prati rastući ili opadajući trend koncentracija emisija

proračunatih na izlaznom kanalu dimnjaka TE (tabela 7). Analizom smjera izolinija

na mapama kojim je prikazan smjer prenošenja SOx, PM10 i NOx (slike 34-36) i

analizom stabilnosti atmosfere i polja vjetra (slike 37-38), zaključuje se da

meteorološka svojstva atmosfere i morfološke karakteristike terena imaju dominantan

uticaj na pravac prenošenja zagađujućih materija. Što je atmosfera stabilnija to ima

veći uticaj na zadržavanje zagađujućih materija u urbanom području, pri čemu pravac

vjetra određuje pravac prenošenja zagađujućih materija. U akcidentnom režimu rada,

uz nepovoljan smjer vjetra i stabilnu atmosferu, visoke koncentracije emitovanih

zagađujućih materija prenose se i zadržavaju u urbanom području, uzrokujući

negativne impakte na zdravlje čovjeka i ekosisteme.

Poređenjem maksimalnih jednočasovnih srednjih koncentracija koje su

dostignute u posmatranim vremenskim intervalima, u akcidentnom režimu rada TE, sa

granicama ocjenjivanja izraženim kao jednočasovne srednje vrijednosti, mogu se

konstatovati visoke vrijednosti maksimalnih jednočasovnih srednjih koncentracija

SO2, na dan 15. 04. 2011. godine, koje su i dalje ispod propisane grančne vrijednosti

emisija SO2 sa aspekta zaštite zdravlja koja iznosi 350 μg/m3. Rezultati ove analize

prikazani su dijagramom koji je dat na slici 52.

Slika 52. Raspodjela u vremenu maksimalnih jednočasovnih srednjih koncentracija

SO2 u akcidentnom režimu rada TE

Istovremeno koncentracije SO2 i NOx na izlaznom kanalu dimnjaka daleko

prekoračuju graničnu vrijednost na izvoru emisije koja iznosi 150 mg/Nm3.

Prikaz maksimalnih jednočasovnih srednjih koncentracija PM10 koje se

dostignute u posmatranim vremenskim intervalima u akcidentnom režimu rada TE dat

je dijagramom koji je prikazan na slici 53.



76


PM10 u akcidentnom režimu rada TE

Rezultati analize odnosa maksimalnih jednočasovnih srednjih koncentracija

NOx sa granicama ocjenjivanja (ggoz(č) - gornja granica ocjenjivanja sa aspekta

zaštite zdravlja data kao jednočasovna srednja vrijednost i dgoz(č) - donja granica

ocjenjivanja sa aspekta zaštite zdravlja data kao jednočasovna srednja vrijednost) i

graničnom vrijednošću (gvz (č) - granična vrijednost sa aspekta zaštite zdravlja data

kao jednočasovna srednja vrijednost) dati su dijagramom koji je prikazan na slici 54.


NOx u akcidentnom režimu rada TE



77

5. ZAKLJUČAK

Na osnovu diskusije rezultata dobijenih primjenom matematičkog CALPUFF

modela na ispitivanje kvaliteta vazduha na području opštine Pljevlje mogu se iznijeti

sljedeće završne ocjene:

1. U okviru ovog magistarskog rada po prvi put je primijenjen

matematički CALPUFF model na analizu zagađenja vazduha na lokalnom nivou u

Crnoj Gori. Zadovoljavajuće vrijednosti statističkih indeksa dobijenih kalibracijom

matematičkog CALPUFF modela koji se sastoji od 3 osnovne komponente:

CALMET, CALPUFF i CALPOST, i velikog broja predprocesorskih programa,

potvrđuju opravdanost njegove primjene u analizi kvaliteta vazduha na lokalnom

nivou na području opštine Pljevlja. Analiza se zasniva na rezultatima koji su dobijeni

u okviru primjene odabranih scenarija emisija zagađujućih materija: sumpor(IV)-

oksida (SO2), PM10 i azot(IV)-oksida (NO2), uzimajući u obzir meteorološke

karakteristike atmosfere i geomorfološke karakteristike terena.

2. Dobijeni rezultati analize eksperimentalnih rezultata ukazuju da TE

kao centralni tačkasti izvor zagađenja ne doprinosi dominantno zagađenju urbanog

područja opštine Pljevja, već značajan udio imaju ostali tačkasti, površinski i linijski

izvori smješteni u obuhvatu užeg i šireg urbanog područja, u prvom redu kotlarnice i

individualna ložišta za sagorijevanje uglja i saobraćaj. Zagađenje emitovano iz

dimnjaka TE prenosi se u značajnom opsegu na veće udaljenosti pri čemu visina

dimnjaka TE i uticaj meteoroloških faktora i karakteristike terena dovode do efekta

dispergovanja zagađujućih materija u područje šireg obuhvata usljed čega se smanjuje

njihova koncentracija u velikom broju pojedinačnih receptora u posmatranom

domenu, kao i broj prekoračenja granica ocjenjivanja sa aspekta zaštite zdravlja ljudi i

ekosistema. Navedeno se ne odnosi na epizode pojave atmosferske inverzije i

akcidentni režim rada TE.

3. Primjena matematičkog CALPUFF modela u analizi zagađenja

vazduha u opštini Pljevlja ukazuje na značajno opterećenje urbane sredine emisijama

NO2 i PM10,uzimajući u obzir činjenicu da su kod emisija NO2 ustanovljena

prekoračenja granica ocjenjivanja i granične vrijednosti, a kod emisija PM10

prekoračenja gornje granice ocjenjivanja i granične vrijednost. Kod emisija SO2 nije

došlo do prekoračenje propisanih granica ocjenjivanja i granične vrijednosti.

4. Primjenom matematičkog CALPUFF modela nije ustanovljeno

prekoračenje dozvoljene granične vrijednosti za sumpor(IV)-oksid (SO2) na području

opštine Pljevlja.

Analiza rezultata dobijenih primjenom odabranih scenarija emisije SO2 ukazuje

da SO2 emitovan iz TE, kao centralnog tačkastog izvora zagađenja na području

opštine Pljevlja, ne utiče dominantno u regularnom režimu rada TE na zagađenje u

urbanom području opštine. Obzirom na visinu dimnjaka TE i uticaj meteoroloških

faktora i karakteristike terena, SO2 emitovan iz TE prenosi se u značajnoj mjeri na

veće udaljenosti. Takođe, u određenoj mjeri dolazi do prenošenja i depozicije SO2 u

urbanom području opštine Pljevlja. Međutim, u tom kontekstu značajan je efekat



78

dispergovanja zagađujuće materije u područje šireg obuhvata usljed čega se smanjuje

koncentracija SO2 u velikom broju pojedinačnih receptora u posmatranom domenu,

kao i broj prekoračenja granica ocjenjivanja SO2 sa aspekta zaštite zdravlja ljudi.

Takođe, utvrđene niske vrijednosti koncentracija SOx na području NP

„Durmitor”, a visoke vrijednosti na izvoru emisije, ukazuju da se SO2 emitovan iz TE

prenosi u područje šireg obuhvata, usljed čega se smanjuje koncentracija zagađujuće

materije u velikom broju pojedinačnih receptora u urbanom području.

Navedene ocjene se ne odnose na epizode inverzije. Rezultati dobijeni

primjenom matematičkog CALPUFF modela ukazuju na izražen porast uticaja emisija

SO2 iz TE na zagađenje vazduha u urbanom području u slučajevima specifičnih

meteoroloških uslova koji uslovljavaju pojavu atmosferske inverzije.

Analiza rezultata dobijenih primjenom odabranih scenarija emisije SO2 ukazuje

da je glavni uzrok zagađenja vazduha u urbanom području opštine Pljevlja

oslobađanje ove zagađujuće materije iz kotlarnica i individualnih ložišta za

zagrijavnje. Pored rezultata dobijenih primjenom matematičkog CALPUFF modela,

navedeno potvrđuje i analiza odnosa koncentracija SO2 iz pojedinih izvora emisije

proračunatih u Inventaru zagađivača vazduha za period od 1990-2009. godine u Crnoj

Gori. S tim u vezi, zaključuje se da su uz TE kao tačkasti izvor, kotlarnice i

individualna ložišta, u kojim sagorijeva ugalj za potrebe zagrijavanja javnih institucija

i domaćinstava, vodeći izvori emisija SO2 u urbanom i širem području opštine

Pljevlja.

Vertikalna prostorna raspodjela SOx ukazala je na opravdanost analize

prenošenja SO2 na područje NP “Durmitor”, kao područje koje se nalazi na većoj

udaljenosti od centralnog izvora emisije ove zagađujuće materije. Analiza rezultata

dobijenih primjenom odabranih scenarija emisije SO2 na područje NP “Durmitor”

ukazuje da emisije SO2 iz TE u odnosu na ukupne emisije SO2 iz svih izvora

zagađenja prisutnih u posmatranom domenu koji uključuje urbano područje opštine

Žabljak (smjer istok-zapad analiziran je u širini od 105 km, a smjer sjever-jug

analiziran u dužini od 72 km) doprinose zagađenju NP „Durmitor” u opsegu od 98 %.

Obzirom da utvrđeni nivo emisija SO2 na području NP “Durmitor” ne prelazi granice

ocjenjivanja i granične vrijednosti, isti ne utiče na zdravlje ljudi i na zaštitu i očuvanje

vrijednih ekosistema koji se nalaze na ovom području.

5. Uticaj emisija PM10 na urbano područje opštine Pljevlja je značajan što

potvrđuju rezultati dobijeni primjenom matematičkog CALPUFF modela u skladu sa

kojim dolazi do prekoračenja gornje granice ocjenjivanja i granične vrijednost za

PM10. Uticaj je posebno izražen u akcidentnim situacijama i u slučajevima inverzije.

Analiza rezultata dobijenih primjenom odabranih scenarija emisije PM10 iz TE,

kao centralnog tačkastog izvora zagađenja na području opštine Pljevlja, ukazuje da

TE u regularnom režimu rada ne utiče dominantno na zagađenje vazduha urbanog

područja opštine.

PM10 emitovane iz TE u Pljevljima prenose se u značajnoj mjeri na veće

udaljenosti, ali dolazi i do prenošenja i dispergovanja ove zagađujeće materije u

urbanom području opštine Pljevlja. Efekat dispergovanja emitovane količine

zagađujuće materije u području šireg obuhvata uslovljava smanjenje vrijednosti

koncentracija PM10 u velikom broju pojedinačnih receptora u posmatranom domenu.

Prenošenju emisija PM10 iz TE na veće udaljenosti značajno doprinosi visina

dimnjaka TE, meteorološki faktori i morfologija terena.



79

Analogno zaključku izvedenom kod analize emisija SO2, i kod analize emisija

PM10,utvrđene niske vrijednosti koncentracija PM10 na području NP „Durmitor”, a

visoke vrijednosti na izvoru emisije, takođe, ukazuju da se ova zagađujuća materija

emitovana iz TE prenosi u područje šireg obuhvata, usljed čega se smanjuje


receptora u urbanom području.

Navedene ocjene se ne odnose na epizode atmosferske inverzije. Dobijeni

rezultati ukazuju na porast uticaja emisije PM10 iz TE na urbano područje u

slučajevima specifičnih meteoroloških uslova koji uslovljavaju pojavu atmosferske

inverzije.

Ostali tačkasti, površinski i linijski izvori, u značajnoj mjeri uzrokuju zagađenje

vazduha urbanog područja emisijama PM10 .Pri tom je udio zagađenja uzrokovanog

emisijama PM10 usljed sagorijevanja goriva u individualnim ložištima i kotlarnicama

znatno veći u odnosu na zagađenje uzrokovano emisijama usljed sagorijevanja goriva

u motorima sa unutrašnjim sagorijevanjem. Pored rezultata dobijenih primjenom

matematičkog CALPUFF modela, navedeno potvrđuje i analiza odnosa koncentracija

PM10 iz pojedinih izvora emisije proračunatih u Inventaru zagađivača vazduha za

period od 1990-2009. godine u Crnoj Gori.

Odnos proračunate vrijednosti srednje godišnje koncentracije PM10 na području

NP „Durmitor” i granica ocjenjivanja sa aspekta zaštite zdravlja i vegetacije, ukazuje

da prisutni nivo PM10 ne utiče na zdravlje ljudi na području NP „Durmitor”, kao ni na

vrijedne ekosisteme koji se nalaze na ovom području. Pri tom emisije PM10 iz TE u

odnosu na emisije PM10 iz svih ostalih izvora prisutnih u posmatranom domenu koji

uključuje urbano područje opštine Žabljak (smjer istok-zapad analiziran je u širini od

105 km, a smjer sjever-jug analiziran u dužini od 72 km) doprinose utvrđenom malom

nivou zagađenja sa udjelom od 97 %.

6. Primjena matematičkog CALPUFF modela pokazuje da je uticaj

emisije azot(IV)-oksida (NO2) na urbano područje opštine Pljevlja značajan obzirom

da je došlo do prekoračenje granica ocjenjivanja i granične vrijednoti emisija NO2.

Dobijeni rezultati, takođe, ukazuju na porast uticaja emisija NO2 iz TE na urbano

područje u slučajevima specifičnih meteoroloških uslova koji uslovljavaju pojavu

inverzije.

Analize rezultata dobijenih primjenom odabranih scenarija emisije NO2, ukazuju

da NO2 emitovan iz TE ne utiče dominantno u regularnom režimu rada TE na

zagađenje urbanog područja opštine Pljevlja, već značajan udio ima kumulativni

uticaj ostalih tačkastih, površinskih i linijskih izvora koji se nalaze u urbanom

području. Pri tom analiza vrijednosti emisija NO2 iz tačkastih, površinskih i linijskih

izvora ukazuje da je TE tačkasti izvor sa najvećom vrijednošću emisija NO2, odnosno

saobraćaj sa aspekta generisanja zagađenja iz površinskih i linijskih izvora.

NO2 emitovan iz TE prenosi se u značajnoj mjeri na veće udaljenosti, ali dolazi

i do prenošenja i dispergovanja ove zagađujeće materije u urbanom području opštine

Pljevlja. Usljed prenošenja zagađujeće materije na šire područje smanjuje se

koncentracija zagađujuće materije u velikom broju pojedinačnih receptora u

posmatranom domenu.

Takođe, utvrđene niske vrijednosti koncentracija NO2 na području NP

„Durmitor”, a visoke vrijednosti na izvoru emisije, ukazuju da se ova zagađujuća

materija emitovana iz TE prenosi u područje šireg obuhvata, usljed čega se smanjuje



80

koncentracija zagađujuće materije u velikom broju pojedinačnih receptora u urbanom

području.

Primjenom matematičkog CALPUFF modela izvršen je i proračun vrijednosti

koncentracija NOx na području NP „Durmitor”. Rezultati ukazuju na nisku

koncentraciju NOx koja je značajno ispod granica ocjenjivanja. Pri tom emisije NOx iz

TE u odnosu na emisije NOx iz svih ostalih izvora prisutnih u posmatranom domenu

koji uključuje urbano područje opštine Žabljak (smjer istok-zapad analiziran je u širini

od 105 km, a smjer sjever-jug analiziran u dužini od 72 km) doprinose utvrđenom

nivou zagađenja sa udjelom od 98 %.

7. Prednost primjene matematičkog CALPUFF modela u akcidentnim

situacijama ogleda se u činjenici da se na taj način omogućava brzo i efikasno

djelovanje zasnovano na proračunu koncentracija zagađujućih materija uz

istovremenu obradu podataka koji se odnose na morfologiju terena i meteorološke

karakteristike, zahvaljujući performansama procesorskih komponenti MM5 i

CALMET. Takođe CALPUFF model pokazuje odlične performanse sa aspekta

vremena potrebnog za pokretanje modela, obzirom da potrebno vrijeme za pokretanja

modela pri obradi baze meteoroloških podataka koja se odnosi na 365 dana u godini

iznosi 2 h.

Meteorološke karakteristike atmosfere i morfološke karakteristike terena imaju

dominantan uticaj na pravac prenošenja zagađujućih materija. U akcidentnim

režimima rada, uz nepovoljan smjer vjetra, i stabilnu atmosferu, visoke koncentracije

emitovanih zagađujućih materija prenose se i zadržavaju u urbanom području,

uzrokujući negativne impakte na zdravlje čovjeka i ekosisteme. Poređenje

maksimalnih jednočasovnih srednjih koncentracija koje su dostignute u posmatranim

vremenskim intervalima na dane 14. 04. i 15.04.2011. godine, u akcidentnom režimu

rada TE, sa granicama ocjenjivanja, ukazuje na izražen porast koncentracije SO2,

PM10 i NO2 u urbanom području u akcidentnom režimu rada TE.

8. Uzimajući u obzir prethodno navedeno, preporučuje se upotreba

matematičkog CALPUFF modela zasebno ili kao dopuna programu praćenja kvaliteta

vazduha koji je zasnovan na analitičkim mjerenjima u realnom vremenu, kako sa

aspekta dobijanja podataka od značaja za planiranje i sprovođenje mjera zaštite i

unaprjeđenja kvaliteta vazduha, tako i sa aspekta efikasnosti i efektivnosti rada i

racionalizacije troškova praćenja i izvještavanja o stanju životne sredine.



81

6. LITERATURA

1. Scire, J. S., Strimaitis, D.G., Yamartino R.J., A User`s Guide for the CALPUFF

Dispersion Model. Concorrd: Earth Tech, Inc, 2000.

2. Pfendt, P., Hemija životne sredine, I deo. Beograd: Zavod za udžbenike, 2009.

3. Bedeković, G. i Salopek, B., Zaštita zraka. Zagreb: Sveučilište u Zagrebu,

Rudarsko-geološko-naftni fakultet, 2010.

4. Villa, S. and Trozzi, C., Strat up Environmnetal Governnace System and Support

to Air Quality Management: Air Quality Moddeling. Rome: Techne Consulting

s.r. l., 2011.

5. Villa, S. and Trozzi, C., Strat up Environmnetal Governnace System and Support

to Air Quality Management: Emissions Projections. Rome: Techne Consulting

s.r. l., 2011.

6. Leonardi, C. et al., Strat up Environmnetal Governnace System and Support to

Air Quality Management: LRTAP National Inventory 1990-2009. Rome: Techne

Consulting s.r. l., 2011.

7. Villa, S. and Trozzi, C., Technical assistance for implementing European

Legislation on air quality: Air Quality Moddeling. Rome: Techne Consulting s.r.

l., 2011.

8. Turner, D.B., Workbook of atmospheric dispersion estimates. Cinncinati,

Ohio:U.S.Department of Health, Education and Welfare, Environmental Health

Service, 1970.

9. Wang, L., Parker, D. B., Parnell, C. B., Lacey, R. E., Shaw B. W., Comparison of

CALPUFF and ISCST3 models for predicting downwind odor and source

emission rates. Atmospheric Environment 40, pp. 4663–4669, 2006.

10. Walcek, C.J., Explicitily accounting for wind share. New York: Atmospheric

Sciences Research Center, State University of New York, 2006.

11. Veigele, Wm. J., Derivation of the Gaussian Plum Model. Santa Barbara: Journal

of the Air Pollution Control Association, Volume 28, No 11, pp. 1139-1141,1978.

12. Konopka, P., Gaussian solutions for anisotropic diffusion in linear shear flow.

Thermo-dyn 20, 78-91, 1995.

13. EMEP/EEA, Air Pollutant Emission Inventory Guidebook, 2009.



82

14. IPCC, Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories, 2006.

15. Stojanović, R., Škraba, A., Berkowicz S., De Amicis R., Elhanani, D., Conti, G.

and Kofjač, D., GIS-based Simulation and Decision Making System for Air

Pollution Emergency Management. Podgorica: NATO's Public Diplomacy

Division in the framework of »Science for Peace« project GEPSUS SfP 983510,

2012.

16. Stojanović. R., Škraba, A., De Amicis, R., Conti G., Elhanani, D., Berkowitz S.,

Knežević, J., Nikolić, G., Vujačić, I., and Djurašković, P., Development of Real

Time Response System for Air Pollution Dispersion Accidents in Urban Areas.

16th International Symposium on Environmental Pollution and its Impact on Life

in the Mediterranean Region, September 24 to 27, 2011, Ioannina , Greece, 2011.

17. De Amicis, R., Stojanović, R. and Conti, G., Geospatial Visual Analytics–

Geographical Information Processing and Visual Analytics for Environmental

Security, Springer, 2009.

18. Stojanović, R., Škraba, A., De Amicis, R., Conti, G., Elhanani, D. and

Berkowicz, S., Integration of System Simulation and Geographical Information

Processing for the Air-Pollution Emergency Situations Control and Decision

Making. Inter Symp 2011, Baden Baden, Germany, 2011.

19. Tuhtar, D., Zagađenje zraka i vode. Sarajevo: Zavod za udžbenike i nastavna

sredstva, 1990.

20. Đuković, J. i Bojanić, V., Aerozagađenje: Pojam, stanje, izvori, kontrola i

tehnološka rješenja. Banja Luka: D.P. Institut zaštite i ekologije, 2000.

21. Marković, D. et al., Fizičkohemijski osnovi zaštite životne sredine, Knjiga II,

Izvori zagađivanja, posledice i zaštita. Beograd: Univerzitet u Beogradu, 1996.

22. Mihailović, D.T., Osnove meteoroloških osmatranja i obrade podataka. Novi

Sad: Poljoprivredni fakultet, 1998.

23. Milošević, M. i Vitorović Lj., Osnovi toksikologije sa elementima

ekotoksikologije. Beograd: Naučna knjiga, 1992.

24. Agencija za zaštitu životne sredine Crne Gore, Program kontrole kvaliteta

vazduha. U: Agencija za zaštitu životne sredine Crne Gore, Izvještaj o stanju

životne sredine za 2009. godinu. Podgorica: Agencija za zaštitu životne sredine,

https://www.epa.org.me/, 2009.

25. Agencija za zaštitu životne sredine Crne Gore, Program kontrole kvaliteta

vazduha. U: Agencija za zaštitu životne sredine Crne Gore, Izvještaj o stanju

životne sredine za 2010. godinu. Podgorica: Agencija za zaštitu životne sredine,

https://www.epa.org.me/, 2010.

https://www.epa.org.me/

https://www.epa.org.me/



83

26. Dvokut pro, Laboratorija za arhitektonsku fiziku i zaštitu okoliša, Izvještaj o

ispitivanju emisije u vazduh iz postrojenja za sagorijevanje na lokalitetu TE u

Pljevljima. Pljevlja: Elektroprivreda Crne Gore A.D. Nikšić, TE „Pljevlja”, 2011.

27. Zakona o zaštiti vazduha ("Službeni list CG", broj 25/10).

28. Uredba o utvrđivanju vrsta zagađujućih materija, graničnih vrijednosti i drugih

standarda kvaliteta vazduha ("Službeni list CG", br. 45/2008 od 31.7.2008.

godine).

29. Uredba o maksimalnim nacionalnim emisijama određenih zagađujućih materija

("Sl. list Crne Gore", br. 03/12 od 13.01.2012).

30. Pravilnik o načinu i uslovima praćenja kvaliteta vazduha ("Sl. list Crne Gore",

br. 21/11 od 21.04.2011).

31. Direktiva 96/62/EC Evropskog Savjeta od 27. septembra 1996. o procjeni i

upravljanju kvalitetom vazduha u životnoj sredini.

32. Direktiva 1999/30/EC o graničnim vrijednostima za SO2, NO2 i NOx, čestice i

olova u vazduhu.

33. Direktiva 2000/69/EC o graničnim vrijednostima za benzen i ugljenmonoksid u

vazduhu.

34. Direktiva 2004/107/EC o arsenu, kadmijumu, živi, niklu i policikličnim

aromatičnim ugljovodonicima u vazduhu.

35. Okvirna Direktiva 2008/50/EC o kvalitetu vazduha i čistijem vazduhu u Evropi

koja je usvojena 15. aprila 2008. god. kojom su obuhvaćene sve prethodno

nabrojane Direktive, osim Direktive 2004/107/EC o arsenu, kadmijumu, živi,

niklu i policikličnim aromatičnim ugljovodonicima u vazduhu.

36. Zhou, Y., Levy J.I., Hammitt, J.K. and Evans, J.S., Estimating population

exposure to power plant emissions using CALPUFF: A case study in Beijing,

China. Elsevier: Atmospheric Environment, pp. 815-826, 2003.

37. Hao J., Wang L., Shen, M., Li L. and Evans, J. Air quality impacts of power plant

emissions in Beijing. Elsevier: Environmental Pollution, pp. 401-408, 2007.

38. Levy, J.I, Spengler, J.D., Hlinka, D., Sullivan, D., Moon, D. Using CALPUFF to

evaluate the impacts of power plant emission in Illinois: model sensitivity and

implications. Atmospheric Environment, Vol 36, pg 1063–1075, 2001.

39. Ames, M.R., Zemba, S.G., Yamartino, R.J., Valberg, P.A., Green,

L.C.,Comments on: Using CALPUFF to evaluate the impacts of power plant



84

emission in Illinois: model sensitivity and implications. Atmospheric

Environment, Vol 36, pg 2263–2265, 2002.

40. Heydenrych, C., Cudmore, R., Gimson, N., Revell, M., Fisher, G. and Zawar -

Reza P., CALPUFF model validation in New Zealand, methodology and issues.

Takapuna: Foundation for Science and Technology, Kingett Mitchel Limited,

2005.

41. USEPA, 40 CFR Part 51: Revision to the Guideline on Air Quality Models:

Adoption of the Preferred Long Range Transport Model and other Revisions:

Final Rule, http://www.epa.org.gov/scram001/rulemaking, 2003.

42. USEPA, Summary of public comments and EPA responses, 7th Conference on air

quality modeling Washington D.C, USEPA, 12 Research Triangle Park, NC,

EPA-458/R-98-019, http://www.epa.gov/scram001, 2003.

43. USEPA, A comparison of CALPUFF with ISC3, USEPA, Research Triangle

Park, NC, EPA-458/R-98-020, http://www.epa.gov/scram001. 1998.

44. USEPA, Analyses of the CALMET/CALPUFF modeling system in a screening

mode, USEPA, Research Triangle Park, NC,EPA-458/R-98-010,

http://www.epa.gov/scram001.1998.

45. Earth Tech, CALPUFF/MM5 study report, Final Report prepared for State of

Alaska. Concord: Earth Tech, http://www.dec.state.ak.us/air/, 2003.

46. Bennett, M.J, Yansura, M.E, Iornyik, I.G., Nall, J.M., Caniparoli, D.G. and

Ashmore C.G., Evaluation of the CALPUFF Long-range Transport Screening

Technique by Comparison to Refined CALPUFF Results for several Power

Plants in Both the Eastern and Western United States. Proceedings of the Air &

Waste Management Association's 95th Annual Conference, June 23-27, 2002;

Baltimore, MD. Paper 43454, 2002.

47. Junge, C.E., Air Chemistry and Radioactivity. Academic Press, New York, 1963.

48. Crutzen, P.J., Arnold, F.: Nitric and Cloud formation in the cold Antartic

stratosphere: a major cause for springtime „ozone hole“. Nature 324, 651-655

(1986).

49. Eisenberg, P. & Pond,H.L., Water tunnel investigations of steadystate cavities.

David Taylor Model Basin Report, no. 668, 1948.

50. Taylor, G.I., “Diffusion by continuous movements,” Proc. London Math. Soc.,

Ser.2(20):196-211, 1921.

http://www.epa.org.gov/scram001/rulemaking

http://www.epa.gov/scram001

http://www.epa.gov/scram001.%201998

http://www.epa.gov/scram001.1998

http://www.dec.state.ak.us/air/



85

51. Briggs, G.A., „Some recent analyses of plume rise observations of plume rise

observations", in Proceedings of the Second International Clean Air Congress, H.

M. Englund and W. T. Berry, Eds., academic Press, New York, 1029-1032, 1971.

52. Briggs, G. A., “Plume rise predictions” in Lectures on Air Pollution and

Environmental Impact Analysis, D. A. Haugen, ed., American Meteorological

Society, Boston (59-111), 1975.

53. Briggs, G. A., "Plume rise and buoyancy effects," in Atmospheric Science and

Power Production. D. Randerson, Ed., DOE/TIC-27601, U.S. Dept. of Energy,

327-366, 1984.

54. Briggs, G. A., “Analysis of diffusion field experiments”. Lectures on Air

Pollution.106 Modeling, A. Venkatram and J.C. Wyngaard, Eds., Amer. Meteor.

Soc., Boston, 63-117, 1988.

55. Briggs, G. A., "Plume dispersion in the convective boundary layer“. Part II:

Analyses of CONDORS field experiment data," J. Applied Meterol., 32:1388-

1425, 1993.

56. Gifford, F.A., “Atmospheric dispersion models for environmental pollution

applications”. Lectures on Air pollution and Environmental Impact Analyses,

D.A. Haugen, Ed., Amer. Meteor. Soc., Boston, 35-58, 1975.

57. Gifford, F.A., "Statistical properties of a fluctuating plume dispersion

model".Advances in Geophysics, Academic Press, 6:117-138, 1959.

58. Hanna, S.R., “Lateral turbulence intensity and plume meandering during stable

conditions,” J. Appl. Meteorol, 22: 1424-1430, 1983.

59. Hanna, S.R., J.C. Weil, and R.J. Paine, Plume Model Development and

Evaluation–Hybrid Approach, EPRI Contract No. RP-1616-27, prepared for the

Electric Power Research Institute, Palo Alto, CA, 1986.

60. Hanna, S.R., and R.J. Paine, "Hybrid Plume Dispersion Model (HPDM)

development and evaluation," J. Appl. Meteor., 28: 206-224, 1989.

61. Hanna, S.R. and Chang, J.S., “Modification of the Hybrid Plume Dispersion

Model (HPDM) for urban conditions and its evaluation using the Indianapolis

data set“, Volume III: Analysis of urban boundary layer data,” Report for EPRI,

Palo Alto, CA, EPRI Project No. RP-02736-1, 1991.

62. Hanna, S.R., and Chang, J. C., “Hybrid Plume Dispersion Model (HPDM),

improvements and testing at three field sites”. Atmos. Environ., 27A:1491-1508,

1993.



86

63. Hayes, S.R., and Moore, G.E., “Air quality model performance: a comparative

analysis of 15 model evaluation studies”. Atmos. Environ., 20: 1897—1911,

1986.

64. Pasquill, F., Smith, F.R., Atmospheric Diffusion, third edition, John Wiley & Sons

Inc., New York, pp. 440, 1983.

65. Turner, D.B., T. Chico and Catalano, J., TUPOS—A Multiple Source Gaussian

Dispersion Algorithm Using On-site Turbulence Data, EPA/600/8-86/010. US

EPA, Research Triangle Park, NC, 39 pp., 1986.

66. Weil, J. C. and Brower, R. P., Estimating convective boundary layer parameters

for diffusion applications. Report No. PPSP-MP-48, Maryland Power Plant Siting

Program, Maryland Department of Natural Resources, Baltimore, MD, 45pp.,

1983.

67. Weil, J.C. and Brower, R.P., “An updated gaussian plume model for tall stacks”

J. Air Poll.. Control Assoc., 34: 818-827, 1984.

68. Weil J.C., “Updating applied diffusion model”. J. Clim. and App. Meteor., 24

(11): 1111-1130, 1985.

69. Weil, J.C., Corio, L.A. and Brower, R. P., "Dispersion of buoyant plumes in the

convective boundary layer," Preprints 5th Joint Conference on Applications of

Air Pollution Meteorology, Amer. Meteor. Soc., Boston, 335-338, 1986.

70. Weil, J.C., "Dispersion in the convective boundary layer" in Lectures on Air

Pollution Modeling. A. Venkatram and J.C. Wyngaard, Eds., Amer. Meteor. Soc.,

Boston, 167-227, 1988.

71. Weil, J.C., "A diagnosis of the asymmetry in top-down and bottom-up diffusion

using a Lagrangian stochastic model". J. Atmos. Sci., 47:501-515, 1990.

72. Weil J.C., "Updating the ISC model through AERMIC", in Proceedings 85th

Annual Meeting of Air and Waste Management Association. 92-100.11, Air and

Waste Management Association, Pittsburgh, 1992.

73. Weil, J.C., Corio, L.A. and Brower, R.P, “A PDF dispersion model for buoyant

plumes in the convective boundary layer”. J. Appl. Meteor., 36:982-1003, 1997.

74. Perry, S.G., Burns, D.J., Adams, L.H., Paine, R.J., Dennis, M.G., Mills, M. T.,

Strimaitis, D.G., Yamartino, R.J., Insley, E.M., User’s Guide to the Complex

Terrain Dispersion Model PlusAlgorithms for Unstable Situations (CTDMPLUS)

Volume 1: Model Description and User.110 Instructions, EPA/600/8-89/041.

U.S. Environmental Protection Agency, Research Triangle Park, NC, 196 pp.,

1989.



87

75. Perry, S. G., "CTDMPLUS: A dispersion model for sources in complex

topography. Part I: Technical formulations". J. Appl. Meteor., 31:633-645, 1992.

76. Perry, S.G., Cimorelli,A,J., Lee, R.F., Paine,R.J, Venkatram, A., Weil, J.C, and

Wilson, R.B., “AERMOD: A dispersion model for industrial source

applications,” in Proceedings 87 TH Annual Meeting Air and Waste

Management Association, 94-TA23.04. Air and Waste Management Association,

Pittsburgh, PA, 1994.

77. U.S. Environmental Protection Agency, Protocol for Determining the Best

Performing Model , EPA-454/R-92-025. U.S. Environmental Protection Agency,

Research Triangle Park, 2 NC, 1992.

78. U.S. Environmental Protection Agency, SCREEN3 User’s Guide, EPA-454/B-95-

004. U.S. Environmental Protection Agency, Research Triangle Park, NC, (NTIS

No. PB 95-222766), 1994.

79. U.S. Environmental Protection Agency, User's Guide for the Industrial Source

Complex Terrain (ISCT3) Dispersion Models (revised) Volume I-User

Instructions EPA-454/b-95-003a. U.S. Environmental Protection Agency,

Research Triangle Park, NC,1995.

80. Website: http://gcmd.nasa.gov/records/CALPUFF.html.

81. Website:http://www.rrcap.unep.org/male/manual/national/04Chapter4.pdf

http://gcmd.nasa.gov/records/CALPUFF.html

http://www.rrcap.unep.org/male/manual/national/04Chapter4.pdf



88

7. PRILOZI

7.1. PRILOG 1: INVENTAR EMISIJA ZAGAĐIVAČA

VAZDUHA

Inventar emisija zagađivača vazduha za period od 1990-2009. godine u Crnoj

Gori je izvor podataka o koncentracijama SO2, PM10 i NO2 iz TE u Pljevljima koje su

korišćene kao ulazne veličine za analizu zagađenja vazduha u kontekstu projekcije

prenošenja (disperzije) zagađujućih materija primjenom matematičkog CALUFF

modela u okviru ovog magistarskog rada. Isti sadrži podatke o emisijama zagađujućih

materija iz različitih izvora na godišnjem nivou, uključujući procjenu emisija koje

nastaju kao posljedica aktivnosti u različitim sektorima ekonomije, kao i podatke

relevantne za pripremu inventara gasova sa efektom staklene bašte u okviru Prve

nacionalne komunikacije proračunate shodno zahtjevima Okvirne konvencije

Ujedinjenih nacija o promjeni klime (UN FCCC). Za proračun emisija iz TE korišćeni

su ulazni podaci koje je zvanično dostavila Elektroprovreda Crne Gore.


Gori je izvor podataka i za emisije SO2, PM10 i NO2 iz ostalih relevantnih tačkastih

izvora zagađenja u opštini Pljevlja: Rudnika Uglja i Vektre Jakić, pri čemu je

proračun koncentracija izveden na osnovu zvaničnih podataka koje su dostavili ovi

privredni subjekti. U tabeli 1 ovog Priloga dat je pregled emisija SO2, PM10 i NO2 iz

tačkastih izvora zagađenja u opštini Pljevlja.


Gori takođe je izvor podataka i za emisije SO2, PM10, i NO2 iz površinskih i linijskih

izvora zagađenja. U tabeli 2 dat je pregled emisija SO2, PM10 i NO2 iz površinskih i

linijskih izvora zagađenja koji se nalaze u opštini Pljevlja.

Tabela 1. Emisije iz tačkastih izvora zagađenja u Pljevljima korišćene za projekcije

prenošenja zagađujućih materija primjenom CALUFF modela, izražene u

Mg/godini

Tačkasti izvori NO2 PM10 SO2

Rudnik uglja 253,14 3,45 16,24

Termoelektrana 1549,00 2680,00 5541,00

Vektra Jakić 1,13 1,92 10,76

JKP 0,88 129,21 2,54

Ukupne emisije

(Mg/god)

1804,14 2814,58 5570,53



89

Tabela 2. Emisije iz površinskih i linijskih izvora zagađenja u Pljevljima korišćene za

projekcije prenošenja zagađujućih materija primjenom CALUFF modela,

izražene u Mg/godini

Sektorske aktivnosti NO2 PM10 SO2

Poljoprivreda 2,89 0,14 0,33

Trošenje automobilskih guma i kočnica 0,00 1,44 0,00

Sagorijevanje u kotlarnicama, gasnim turbinama i

stacionarnim motorima

2,14 17,23 17,24

Postrojenja u institucijama i za komercijalne svrhe 17,33 6,17 73,14

Kulture koje se uzgajaju uz primjenu vješt. đubriva 0,00 31,24 0,00

Kulture koje se uzgajaju bez primjene vješt. đubriva 0,00 73,87 0,00

Šumski i požari izazvani na površinama sa ostalom

vegetacijom

0,02 2,92 0,00

Teška motorna vozila > 3.5 t i autobusi 100,48 4,50 0,55

Industrija 13,33 0,85 0,04

Laka motorna vozila < 3.5 t 15,52 0,90 0,08

Đubrenje za potrebe dobijanja organskih proizvoda 0,00 11,73 0,00

Motocikli > 50 cm3 0,19 0,01 0,00

Sagorijevanje slame, strnike 0,05 0,14 0,01

Putnička vozila 68,74 9,86 0,71

Postrojenja u sektoru poljoprivrede i šumarstva 0,28 0,09 2,10

Prerada drveta, papirne pulpe, hrane, pića i drugih

industrijskih proizvoda

0,00 0,66 0,00

Kontaktni procesi 0,28 0,00 0,07

Postrojenja u objektima za stanovanje

(individualna ložišta)

22,62 122,79 68,60

Abrazija saobraćajnica usljed kretanja vozila 0,00 0,95 0,00

Habanje guma usljed trenja o podlogu 0,00 1,11 0,00

Odlaganje čvrstog otpada 0,00 0,00 0,00

Ukupna emisija (Mg/godini) 243,88

286,59 162,87

Najveći udio emisija zagađujućih materija odnosi se na emisije iz TE koje

uključuju i emisije sumpor(IV)-oksida, oksida azota, suspendovanih čestica (PM10 i

PM2.5), ugljen(II)-oksida i ugljen(IV)-oksida.

Emisije ostalih zagađujućih materija iz TE su procijenjene primjenom

odgovarajućih emisionih faktora. Primijenjeni faktori su koherentni sa onim koje

preporučuje EMEP/EEA Vodič za inventar emisija zagađujućih supstanci vazduha iz

2009. godine.

Emisije sa kopnenih puteva, kao linijskih izvora, procijenjene su primjenom

SETS.COM modela koji je razvijen proširivanjem i prilagođavanjem CORINAIR

metodologije Evropske komisije potrebama na lokalnom novou, shodno ažuriranju

koje je sprovedeno u okviru MEET projekta Evropske komisije (Metodologija za

procjenu emisija zagađujućih supstanci u vazduh iz saobraćaja). Posljednjim

ažuriranjem COPRET IV metodologije omogućeno je preciznije proračunavanje



90

emisija zagađujućih materija, kao i detaljnije proračunavanje emisija zagađujućih

materija koje se oslobađaju pri kočenju i trenju guma i habanju površine puta.

Podaci o broju i stanju vozila dostavljeni su od strane Ministarstva unutrašnjih

poslova i javne administracije. Za proračun emisija zagađujućih supstanci iz

površinskih izvora, ulazni podaci su prikupljeni iz izvora koji su navedeni u tabeli 3.

Tabela 3. Ulazni podaci za proračun emisija zagađujućih materija iz površinskih

izvora

Izvor podataka

Institucija

Zahtijevani ulazni podaci

Ministarstvo oodrživog razoja i

turizma

Produkovanje otpada i upravljanje

otpadom

Ministarstvo ekonomije Energetski bilans

MONSTAT Poljoprivredno zemljište i

poljoprivredni proizvodi; stočna

hrana; industrijski proizvodi

Potrošačke usluge Boje za štampanje, rastvarači i

lakovi

laklakovi

Kako se potrošnja goriva koja se navodi u okviru energetskog bilansa odnosi na

nacionalni nivo bilo je potrebno napraviti određene aproksimacije kako bi se

omogućilo prevođenje podataka na lokalni nivo. Za tu svrhu korišćeni su podaci iz

Strategije razvoja energetike Crne Gore do 2025. godine.

Procjena emisija isparljivih organskih jedinjenja (VOC) iz šumskih ekosistema

je izvršena primjenom AIRFOREST.COM, specifičnog modela razvijenog u skladu sa

EMEP/CORINAIR metodologijom.

Podaci za sve površinske i linijske izvore dobijeni su disagregacijom podataka

relevantnih za nacionalni nivo korišćenjem APEXGRID modula na osnovu preciznog

razmatranja prostorne distribucije podataka (npr. za zagrijavanje u domaćinstvima

izvršena je disagregacija podataka samo za urbano područje; proračunate su posebne

emisije na putevima npr. za put broj 8, itd.) i korigovanjem iste sa vremenskom

raspodjelom (npr. grijanje u domaćinstvima je razmatrano samo u mjesecima tokom

grejne sezone). Dodatno ove emisije su vertikalno distribuirane uzimajući u obzir

visinu raspodjele slojeva koja je tipična za pojedine aktivnosti (npr. za drumski

saobraćaj ispusti izduvnih gasova su na visini od 0,5 m, dok je za grijanje u

domaćinstvima karakteristično ispuštanje gasova iz dimnjaka na visini od 10 m itd.).

Za razliku od tog pristupa korišćenog za površinske i linijske izvore,

disagregacija podataka o emisijama zagađujućih materija iz tačkastih izvora vršena je

na način da se posmatra kontinuirana emisija u svakom času tokom godine. Razlog se

nalazi u činjenici da kompanije nijesu dostavile podatke kojim se potvrđuju varijacije

u emisijama, već isključivo ukupan nivo emisija na godišnjem nivou.

Tačkasti izvori su stacionarni izvori čije emisije prelaze utvrđene granične

vrijednosti koje su za potrebe obrade u okviru Inventara emisija zagađivača vazduha

na lokalnom nivou date u tabeli 4. Ukoliko su emisije ispod navedenih graničnih



91

vrijednosti, tada se ne govori o tačkastom već o površinskom izvoru zagađenja

(CORINAIR metodologija).

Tabela 4. Utvrđene granične vrijednosti zagađujućih materija iz tačkastih izvora za

potrebe inventara emisija zagađivača na lokalnom nivou

Zagađivač Granična vrijednost (Mg)

SOx 5

NOx 5

NMVOCs 5

PM2.5 5

PM10 5

CO 50

CO2 5000

Teški metali 50

Benzen 50

PAHs 50



92

7.2. PRILOG 2: GRANICE OCJENJIVANJA, GRANIČNE

VRIJEDNOSTI I GRANICE TOLERANCIJE ZA SO2, PM10 I

NO2

Uredbom o utvrđivanju vrsta zagađujućih materija, graničnih vrijednosti i

drugih standarda kvaliteta vazduha utvrđene su granične i ciljne vrijednosti, kao i

drugi standardi kvaliteta vazduha za zagađujuće materije obuhvaćene Aneksom I

Direktive 96/62/EC.

U tabelama datim u ovom prilogu sadržane su granice ocjenjivanja, granične

vrijednosti i granice tolerancije za SO2, PM10 i NO2 u odnosu na koje su analizirani

rezultati analize kvalitata vazduha dobijeni primjenom matematičkog CALPUFF

modela.

Tabela 1. Propisane granice ocjenjivanja za SO2

Gornje i donje granice ocjenjivanja SO2

gornja granica

ocjenjivanja

zaštita zdravlja dnevna srednja

vrijednost

75 μg/m3

(60% dnevne granične

vrijednosti)

ne smije se prekoračiti više

od 3 puta u toku godine

zaštita

ekosistema

godišnja srednja

vrijednost

12 μg/m3

(60% kritične

vrijednosti zimi)

donja granica

ocjenjivanja


vrijednost

50 μg/m3

(40% dnevne granične

vrijednosti)

ne smije se prekoračiti

više od 3 puta u toku

godine

zaštita

ekosistema

godišnja srednja

vrijednost

8 μg/m3

(40% kritične

vrijednosti zimi)



93

Tabela 2. Propisane granične vrijednosti SO2 sa aspekta zaštite zdravlja ljudi

Tabela 3. Propisani kritični nivo SO2 sa aspekta zaštite ekosistema

Granične vrijednosti i granice tolerancije SO2 za zaštitu zdravlja ljudi

vrsta

zaštite

period usrednjavanja granična vrijednost granica

tolerancije

zaštita

zdravlja

jednočasovna srednja

vrijednost

350 μg/m3, ne smije se

prekoračiti više od 24 puta u

toku godine

nema

dnevna srednja

vrijednost

125 μg/m3, ne smije se

prekoračiti više od 3 puta u toku

godine

nema

Kritični nivo SO2 sa aspekta zaštite ekosistema

vrsta zaštite

period

usrednjavanja

kritični nivo granica tolerancije

zaštita ekosistema

godišnja srednja

vrijednost i zimska

srednja vrijednost

(l. oktobar–

31. mart)

20 μg/m3

nema



94

Tabela 4. Propisane granice ocjenjivanja za PM10

Tabela 5. Propisane granične vrijednosti PM10 sa aspekta zaštite zdravlja ljudi

Gornje i donje granice ocjenjivanja za suspendovane čestice PM10

gornja

granica

ocjenjivanja


vrijednost

35 μg/m3

(70% granične vrijednosti)

ne smije se

prekoračiti

više od 35

puta u toku

godine

zaštita zdravlja godišnja srednja

vrijednost

28 μg/m3


donja granica

ocjenjivanja


vrijednost

25 μg/m3 (50% granične

vrijednosti)

ne smije se

prekoračiti

više od 35

puta u toku

godine

zaštita zdravlja godišnja srednja

vrijednost

20 μg/m3 (50% granične

vrijednosti)

Granične vrijednosti i granice tolerancije PM10 za zaštitu zdravlja ljudi

vrsta

Zaštite

period

usrednjavanja

granična

vrijednost granica tolerancije

rok za postizanje

granične

vrijednosti

zaštita

zdravlja

dnevna srednja

vrijednost

50 μg/m3, ne

smije biti

prekoračena

preko 35 puta

godišnje

100% na dan stupanja na snagu

ove uredbe, a smanjuje se svake

naredne godine za određeni

godišnji procenat dok se granica

tolerancije ne smanji na 0% do

2015. godine

2015. godina

godišnja srednja

vrijednost 40 μg/m

3

40% na dan stupanja na snagu

ove uredbe, a smanjuje se svake

naredne godine za određeni

godišnji procenat dok se granica

tolerancije ne smanji na 0% do

2015. godine

2015. godina



95

Tabela 6. Propisane granice ocjenjivanja za NO2 i NOx

Gornje i donje granice ocjenjivanja NO2 i NOx

gornja granica

ocjenjivanja

zaštita

zdravlja

jednočasovna

srednja

vrijednost

140 μg/m3


ne smije se

prekoračiti više

od 18 puta u toku

godine

zaštita

zdravlja NO2

godišnja srednja

vrijednost

32 μg/m3


zaštita

vegetacije

NOx

godišnja srednja

vrijednost

24 μg/m3

(80% kritične vrijednosti)

donja granica

ocjenjivanja

zaštita

zdravlja NO2

jednočasovna

srednja

vrijednost

100 μg/m3


ne smije se

prekoračiti više

od 18 puta u toku

godine

zaštita

zdravlja NO2

godišnja srednja

vrijednost

26 μg/m3


zaštita

vegetacije

NOx

godišnja srednja

vrijednost

19,5 μg/m3

(65% kritične vrijednosti)



96

Tabela 7. Propisane granične vrijednosti NO2 sa aspekta zaštite zdravlja ljudi

Tabela 8. Propisani kritični nivo NOx sa aspekta zaštite ekosistema

Granične vrijednosti NO2 za zaštitu zdravlja ljudi

vrsta

zaštite

period

usrednjavanja

granična vrijednost

zaštita

zdravlja

jednočasovna

srednja vrijednost

200 μg/m3, ne smije biti prekoračena više od 18

puta u toku godine

godišnja srednja

vrijednost 40 μg/m

3

Kritični nivo NOx sa aspekta zaštite ekosistema

vrsta zaštite

period

usrednjavanja

kritični nivo granica

tolerancije

zaštita

vegetacije

godišnja

srednja

vrijednost

(NO+NO2)

30 μg/m3

nema



97

7.3. PRILOG 3: UTICAJ PRENOŠENJA ZAGAĐUJUĆIH

MATERIJA NA PODRUČJE NP “DURMITOR”

U cilju analize uticaja prenošenja zagađujućih materija SO2, PM10 i NO2 iz

izvora emisije u urbanom području opštine Pljevlja na kvalitet vazduha na području

NP “Durmitor” primijenjen je matematički CALPUFF model u geografskom domenu

nepravilnog oblika: smjer istok-zapad analiziran je u širini od 105 km, dok je smjer

sjever-jug analiziran u dužini od 72 km. Primjenom matematičkog CALPUFF modela

u osnovnom i ukupnom scenariju izvršen je proračun maksimalnih jednočasovnih

srednjih vrijednosti koncentracija dostignutih na godišnjem nivou i godišnjih srednjih

vrijednosti koncentracija SO2, PM10 i NO2 koje su prikazane u tabelama 1-3 ovog

priloga.

Tabela 1. Osnovni i ukupni scenario, uticaj emisije SOx na područje NP „Durmitor”

Tabela 2. Osnovni i ukupni scenario, uticaj emisije PM10 na područje NP„Durmitor”

Uticaj emisije SOx na područje NP “DURMITOR”

Koncentracija osnovni scenario ukupni scenario

maksimalna jednosčasovna srednja vrijednost

koncentracije (µg/m3) dostignuta na godišnjem

nivou

12,043

12,231

godišnja srednja koncentracija (ug/m3) 0, 25 0, 25

Uticaj emisije PM10 na područje NP “DURMITOR”

Koncentracija osnovi scenario ukupni scenario


koncentracije (µg/m3) dostignuta na godišnjem

nivou

2,163 2,182

godišnja srednja koncentracija (µg/m3) 0,17 0,18



98

Tabela 3. Osnovni i ukupni scenario, uticaj emisije NOx na područje NP „Durmitor”

Uticaj emisije NOx na područje NP “DURMITOR”

Koncentracija osnovi scenario ukupni scenario


koncentracije ( µg/m3) dostignuta na godišnjem

nivou

9,998 10,264

godišnja srednja koncentracija ( µg/m3) 1, 24 1, 26



99

7.4. PRILOG 4: MAKSIMALNE JEDNOČASOVNE SREDNJE

KONCENTRACIJE SOX, PM10 i NOX U AKCIDENTNOM

REŽIMU RADA TE

Primjenom matematičkog CALPUFF modela u geografskom domenu obuhvata

40x40 km u slučaju akcidentnog režima rada TE na dane 14.04. i 15.04.2011. godine

proračunate su maksimalne jednočasovne srednje koncentracije zagađujućih materija

SOx, PM10 i NOx koje su prikazane u tabelama 1-3 ovog priloga.

Tabela 1. Prikaz maksimalnih jednočasovnih srednjih koncentracija (mjsk) SO2

u akcidentnom režimu rada TE, 14.04.2011. i 15.04.2011. godine

Tabela 2. Prikaz maksimalnih jednočasovnih srednjih koncentracija (mjsk) PM10


Tabela 3. Prikaz maksimalnih jednočasovnih srednjih koncentracija (mjsk) NOx


Koncentracija SO2

datum vrijeme (h) mjsk (μg/m3)

14.04.2011.

16 55

17 165

18 163

15.04.2011.

11 228

12 213

13 187

Koncentracija PM10


14.04.2011.

16 1,2

17 5,2

18 6,3

15.04.2011.

11 5,02

12 6,2

13 5,2

Koncentracija NOx


14.04.2011.

16 2,7

17 7,9

18 9,3

15.04.2011.

11 16,58

12 13,6

13 11,5

Documents

S A D R Ž A J - gepsus.ac.me · Na visinama od 1000 km započinje širenje gasova u svemir, a Zemljina atmosfera posmatrana iz svemira je plave boje obzirom da gasovi prisutni u