Ν. Μουσιόπουλος . Φ. Μπάρμπας . Γ. Τσέγας
Εργαλεία αποτίμησης επιπτώσεων στο ατμοσφαιρικό περιβάλλον
Περίληψη
Η έκθεση στην ατμοσφαιρική ρύπανση σε συνδυασμό με τη θερμική άνεση του πληθυσμού και την αισθητική του χώρου, αποτελούν κρίσιμες παραμέτρους για τον καθορισμό της ποιότητας του αστικού περιβάλλοντος. Οι στοχευμένες αναπλάσεις του αστικού χώρου μπορούν να έχουν θετική επίδραση τόσο στο μικροκλίμα όσο και στην ποιότητα αέρα της περιοχής. Για την αποτίμηση της επίδρασης των παρεμβάσεων αυτών στο ατμοσφαιρικό περιβάλλον είναι αναγκαία η χρήση εξειδικευμένων υπολογιστικών εργαλείων που υπερβαίνουν την απλουστευμένη τοπική προσέγγιση, υιοθετώντας μεθοδολογίες σύζευξης πολλαπλών χωρικών και χρονικών κλιμάκων. Στην παρούσα εργασία εκτίθεται η μεθοδολογική προσέγγιση εφαρμογής μοντέλων ροής και ατμοσφαιρικής διασποράς πολλαπλών κλιμάκων για την αποτίμηση των επιδράσεων στοχευμένων αναπλάσεων στο αστικό ατμοσφαιρικό περιβάλλον, με παράδειγμα εφαρμογής την περιβαλλοντική αποτίμηση της προτεινόμενης ανάπλασης της οδού Πανεπιστημίου στην Αθήνα.
1 Εισαγωγή
Η έκθεση στην ατμοσφαιρική ρύπανση σε συνδυασμό με τη θερμική άνεση του πληθυσμού και την αισθητική του χώρου, αποτελούν κρίσιμες παραμέτρους για τον καθορισμό της ποιότητας του αστικού περιβάλλοντος. Η αστική μορφολογία είναι ο κύριος παράγοντας που επηρεάζει την αποτελεσματικότητα του μηχανισμού φυσικού αερισμού και την ταχύτητα ανανέωσης του αέρα σε μια περιοχή. Χαρακτηρίζεται συνήθως από έντονες ανομοιογένειες όσον αφορά στα γεωμετρικά χαρακτηριστικά των κύριων αστικών δομών, όπως τα κτίρια, την πυκνότητα της δόμησης τους και την αναλογία πρασίνου και ανοιχτών χώρων, σε σχέση με τον πληθυσμό μιας περιοχής.
Οι στοχευμένες αναπλάσεις του αστικού χώρου μπορούν να έχουν θετική επίδραση τόσο στο μικροκλίμα όσο και στην ποιότητα αέρα της περιοχής. Η μελέτη της περιβαλλοντικής επίδρασης των παρεμβάσεων αυτών γίνεται συνήθως σε τοπικό επίπεδο. Εστιάζοντας στην αποτίμηση των επιδράσεων της παρέμβασης στο ατμοσφαιρικό περιβάλλον, συμπεριλαμβανομένων των μικροκλιματικών επιδράσεων και των επιπτώσεων στη ποιότητα αέρα, διαπιστώνεται η ανάγκη για εξειδικευμένα υπολογιστικά εργαλεία που υπερβαίνουν την απλουστευμένη τοπική προσέγγιση. Στην παρούσα εργασία εκτίθεται η μεθοδολογική προσέγγιση συζευγμένης εφαρμογής μοντέλων ροής και ατμοσφαιρικής διασποράς για την αποτίμηση των επιδράσεων στοχευμένων αναπλάσεων στο αστικό ατμοσφαιρικό περιβάλλον. Ως ενδεικτική μελέτη περίπτωσης, παρουσιάζεται εφαρμογή στην περιβαλλοντική αποτίμηση της προτεινόμενης ανάπλασης της οδού Πανεπιστημίου στην Αθήνα. Με τη βοήθεια εργαλείων πολλαπλών κλιμάκων (μεσοκλίμακας-μικροκλίμακας, Tsegas et al., 2011) επιχειρείται – για πρώτη φορά στον Ελλαδικό χώρο – συνδυασμένη αποτίμηση των κυκλοφοριακών επιπτώσεων της παρέμβασης, των μεταβολών στη χωρική κατανομή των εκπομπών ατμοσφαιρικών ρύπων από την οδική κυκλοφορία, και των τοπικών επιδράσεων της ατμοσφαιρικής ροής στην ποιότητα αέρα σε επίπεδο ευρύτερης περιοχής, περιοχής παρέμβασης και επίπεδο δρόμου. Τα αποτελέσματα της αποτίμησης δείχνουν ότι η προτεινόμενη ανάπλαση θα είχε θετική επίδραση στην ποιότητα του ατμοσφαιρικού αέρα εντός της περιοχής άμεσης παρέμβασης, χωρίς να επιβαρύνει σε μετρήσιμο βαθμό τις περιοχές πέριξ του κέντρου λόγω λ.χ. εκτρεπόμενης κυκλοφορίας.
2 Μελέτη περίπτωσης: το έργο ανάπλασης της Οδού Πανεπιστημίου
Η ανασυγκρότηση του Κέντρου της Αθήνας με άξονα την οδό Πανεπιστημίου εξετάστηκε ως πρόταση για «μετατροπή της Πανεπιστημίου σε άξονα δημόσιας συγκοινωνίας, ποδηλάτου και περιπάτου» από το πρώην Υπουργείο Περιβάλλοντος, Ενέργειας και Κλιματικής Αλλαγής (ΥΠΕΚΑ) και τον Οργανισμό Ρυθμιστικού Σχεδίου (ΟΡΣΑ) στο πλαίσιο του Προγράμματος «ΑΘΗΝA-ΑΤΤΙΚΗ 2014». Το έργο, που ονομάστηκε RETHINK ATHENS («ξανασκέψου την Αθήνα»), είναι το αποτέλεσμα σχεδιασμού μεγάλης χρονικής διάρκειας με κύριο στόχο την αρχιτεκτονική και λειτουργική αναβάθμιση του δημόσιου χώρου του κέντρου της Αθήνας. Στο πλαίσιο αυτό δίνεται έμφαση στην αειφόρο ανάπτυξη του κέντρου της πόλης, στην αποτελεσματική διαχείριση των πόρων με την προσθήκη μέσων μαζικής κυκλοφορίας και νέων κυκλοφορικών ρυθμίσεων για περιορισμό των ρύπων και στη βελτίωση του μικροκλίματος με φυτεύσεις και άλλες τεχνικές παρεμβάσεις στον δημόσιο χώρο. Οι προτάσεις παρεμβάσεων που σχετίζονται με την ανασύνταξη των χρήσεων δημόσιου χώρου και κυρίως οι κυκλοφοριακές παρεμβάσεις, όπως για παράδειγμα η επέκταση του δικτύου τραμ, αξιολογήθηκαν ως προς τη συνεισφορά τους στην ποιότητα του δημόσιου χώρου βάσει πλήθους μελετών (αρχιτεκτονικές, μελέτες έργων πολιτικού μηχανικού, ηλεκτρομηχανολογικών έργων τραμ, κυκλοφοριακών ρυθμίσεων, περιβαλλοντικές μελέτες). Αντικείμενο της μελέτης περιβαλλοντικών επιπτώσεων, την οποία εκπόνησε η εταιρεία ENVECO A.E., είναι η διερεύνηση, πρόληψη και αντιμετώπιση των τυχόν περιβαλλοντικών επιπτώσεων τόσο κατά τη φάση κατασκευής όσο και κατά τη φάση λειτουργίας του έργου, στην άμεση περιοχή επιρροής του έργου και στην ευρύτερη περιοχή.
- Μελέτη επιπτώσεων στην ποιότητα αέρα
Σημαντική παράμετρος της περιβαλλοντικής μελέτης για τη διαμόρφωση δημόσιων χώρων αποτελεί η διερεύνηση της επίπτωσης των προτεινόμενων παρεμβάσεων στην ποιότητα αέρα της περιοχής, βάσει της επιστημονικής βιβλιογραφίας που αποδεικνύει τη σημαντική επίδραση που έχει στην υγεία (Brunekreef and Holgate, 2002). Η μελέτη της ποιότητας αέρα περιλαμβάνει τόσο την ποσοτική περιγραφή της υφιστάμενης κατάστασης, δηλαδή της ποιότητας του αέρα της περιοχής χωρίς την υλοποίηση του έργου, όσο και τη διερεύνηση των επιπτώσεων στην ποιότητα αέρα λόγω κατασκευής και λειτουργίας του έργου ανάπλασης.
Η ρεαλιστική εκτίμηση της επίδρασης της προτεινόμενης ανάπτυξης στην ποιότητα αέρα του αναδιαμορφωμένου δημόσιου χώρου προϋποθέτει την κατανόηση και προσομοίωση των φυσικών και χημικών μηχανισμών σε όλες τις χωρικές κλίμακες που εξετάζονται. Η μεταβολή της ροής που ελέγχει τη διασπορά και μεταφορά των ατμοσφαιρικών ρύπων σε τοπικό επίπεδο επηρεάζεται από την αλληλεπίδραση των σχετικών διεργασιών σε περιφερειακή, αστική και τοπική κλίμακα. Στην παρούσα μελέτη χρησιμοποιήθηκαν κατάλληλα συζευγμένα υπολογιστικά εργαλεία για μια ολιστική προσέγγιση κάθε κλίμακας μελέτης.
3 Μεθοδολογία
Η διερεύνηση της υφιστάμενης κατάστασης πραγματοποιήθηκε με τη βοήθεια του συστήματος μαθηματικών μοντέλων μεσοκλίμακας ΜΕΜΟ και MARS-aero και του μοντέλου τοπικής κλίμακας OSPM. Το σύστημα μοντέλων ΜΕΜΟ/MARS-aero αποτελεί ένα πλήρες σύστημα τρισδιάστατων μοντέλων ατμοσφαιρικής ροής, διασποράς και φωτοχημικού μετασχηματισμού που έχει εφαρμοσθεί σε μεγάλο αριθμό περιπτώσεων στην Ελλάδα αλλά και παγκοσμίως για την περιγραφή της αστικής ατμοσφαιρικής ρύπανσης. Το σύστημα ΜΕΜΟ/MARS-aero εφαρμόστηκε με μέριμνα για την ικανοποίηση των απαιτήσεων της Κοινοτικής Οδηγίας ως προς την αβεβαιότητα των υπολογισμών και βασικό σκοπό την εκτίμηση της έκθεσης του πληθυσμού στην ατμοσφαιρική ρύπανση. Το συγκεκριμένο σύστημα μοντέλων είναι σε θέση να εκτιμήσει επαρκώς τα επίπεδα της ατμοσφαιρικής ρύπανσης αστικού υποβάθρου, όπου εκτίθεται το μεγαλύτερο τμήμα του αστικού πληθυσμού. Για εκτιμήσεις εντός οδικών χαραδρών ή εγγύς οδικών αρτηριών υψηλού κυκλοφοριακού φόρτου, όπου και οι συγκεντρώσεις των περισσότερων ρύπων αναμένεται να είναι υψηλότερες, απαιτούνται υπολογιστικά εργαλεία τοπικής κλίμακας, όπως το OSPM.
Η εκτίμηση των εκπομπών αέριων ρύπων από ανθρωπογενείς πηγές στην περιοχή μελέτης βασίστηκε στη μεθοδολογία του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Περιβάλλοντος όπως περιγράφεται στον οδηγό EMEP / CORINAIR: Atmospheric Emission Inventory Guidebook, όσον αφορά την κατηγοριοποίηση των πηγών εκπομπών, τους συντελεστές εκπομπής και την υπολογιστική διαδικασία. Οι εκπομπές μορφοποιήθηκαν στον κάνναβο του υπολογιστικού πλέγματος των μοντέλων.
Οι θεσμοθετημένοι ρύποι που μελετήθηκαν ήταν το διοξείδιο του αζώτου (ΝΟ2), το μονοξείδιο του άνθρακα (CO) τα αιωρούμενα σωματίδια ΑΣ10 και ΑΣ2.5 και το βενζο(α)πυρένιο. Το CO παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον διότι αποτελεί ρύπο που σχετίζεται κατ’ εξοχή με τις εκπομπές από την οδική κυκλοφορία, όπως και το Β(α)Ρ, που είναι ένας πολυκυκλικός αρωματικός υδρογονάνθρακας. Αν και το όζον αποτελεί πρόβλημα για περιοχές στην περιφέρεια του αστικού ιστού της πόλης των Αθηνών, στην παρούσα μελέτη δεν παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον μιας και τα επίπεδα των συγκεντρώσεών του δεν αναμένεται να υποστούν σημαντικές διαφοροποιήσεις λόγω της υλοποίησης του έργου.
4 Αποτελέσματα
- Υφιστάμενη κατάσταση ποιότητας αέρα
Όσον αφορά στις συγκεντρώσεις των ρύπων για την υφιστάμενη κατάσταση, για το ΝΟ2, αποτυπώνεται έντονα η δραστηριότητα των λιμανιών της περιοχής (Πειραιάς, Ελευσίνα και Ραφήνα) και του διεθνούς αερολιμένα «Ελευθέριος Βενιζέλος», ενώ αξιοσημείωτη είναι η συνεισφορά της οδικής κυκλοφορίας τόσο στην περιοχή των μεγάλων αυτοκινητοδρόμων (ΠΑΘΕ και Αττικής Οδού), αλλά και του αστικού ιστού της πόλης. Την ίδια χωρική κατανομή παρουσιάζουν και οι συγκεντρώσεις ΑΣ10, ενώ στην περίπτωση του CO, οι συγκεντρώσεις διαμορφώνονται κατά κύριο λόγο από τις εκπομπές της οδικής κυκλοφορίας. Σχετικά υψηλές υπολογίζονται οι συγκεντρώσεις για όλους τους ρύπους στον άξονα των παράλληλων οδών Σταδίου, Ακαδημίας, Σόλωνος και της Λεωφόρου Ελευθερίου Βενιζέλου (Πανεπιστημίου), οι οποίες βρίσκονται στην περιοχή άμεσης επιρροής των σχεδιαζόμενων παρεμβάσεων. Επίσης, υψηλές είναι οι συγκεντρώσεις στο τμήμα της Λεωφόρου Συγγρού έως την περιοχή του Εθνικού κήπου, όπως και στην περιοχή του αυτοκινητόδρομου ΠΑΘΕ (Α1/Ε75), στο βορειοδυτικό άκρο των παρουσιαζόμενων χαρτών.
Οι υψηλές τιμές σε όλες τις ανωτέρω περιοχές σχετίζονται με την οδική κυκλοφορία. Χαμηλότερες υπολογίζονται οι συγκεντρώσεις στις περιοχές των λόφων του Λυκαβηττού και Φιλοπάππου αλλά και στα βορειοανατολικά και νοτιοανατολικά της περιοχής εγγύτερης επιρροής του έργου. Για το ΝΟ2, το ύψος των υπολογιζόμενων ετήσιων μέσων όρων για τις συγκεντρώσεις αστικού υποβάθρου στην περιοχή άμεσης επιρροής και ιδιαίτερα κατά μήκος του άξονα της Λεωφόρου Ελευθερίου Βενιζέλου (Πανεπιστημίου) ανέρχεται στα 29 μg/m3, δηλαδή περί τα 16 μg/m3 πάνω από το περιφερειακό υπόβαθρο για τον συγκεκριμένο ρύπο. Για τα ΑΣ10 στην ίδια περιοχή, οι μέσες ετήσιες τιμές ανέρχονται στα 30 μg/m3 και για τα ΡΜ2.5 στα 23 μg/m3, δηλαδή περί τα 9 μg/m3 και 7 μg/m3 πάνω από το περιφερειακό υπόβαθρο, αντίστοιχα.
Η επίδραση της λειτουργίας του έργου στην ποιότητα αέρα της περιοχής μελετήθηκε στη βάση των διαφορών ανάμεσα στο σενάριο εκπομπών της υφιστάμενης κατάστασης (2012), δύο σεναρίων εκπομπών για το έτος 2016 (με και χωρίς την υλοποίηση του έργου) και δύο για το έτος 2023 (με και χωρίς την υλοποίηση του έργου). Οι διαφοροποιήσεις των συγκεντρώσεων ανάμεσα στα σενάρια υλοποίησης και μη υλοποίησης του έργου παρουσιάζουν, με βάση τους υπολογισμούς του συστήματος μοντέλων ποιότητας αέρα, ότι η υλοποίηση των σχεδιαζόμενων παρεμβάσεων θα οδηγήσει σε μειώσεις των συγκεντρώσεων των ατμοσφαιρικών ρύπων σε όλα τα σημεία ενδιαφέροντος. Στην πράξη οι διαφορές αυτές ισοδυναμούν με πρόσθετες μειώσεις, πέραν αυτών που θα προέκυπταν εξ αιτίας των γενικότερων αλλαγών που αναμένεται να λάβουν χώρα στα χαρακτηριστικά της κυκλοφορίας στο κέντρο της Αθήνας, συμπεριλαμβανομένης της αλλαγής της σύστασης του στόλου με την αυξανόμενη διείσδυση οχημάτων νεότερης τεχνολογίας. Ως εκ τούτου, είναι κατανοητό ότι οι πρόσθετες αυτές μειώσεις υπολογίζονται χαμηλότερες για το χρονικό ορίζοντα του 2023, σε σύγκριση με αυτές για το 2016.
Για την αποτίμηση της τοπικής προσαύξησης συγκεντρώσεων που προκαλείται από την κυκλοφορία εντός των οδών, επιλέχθηκαν τρία αντιπροσωπευτικά οδικά τμήματα, μήκους 360 μέτρων το καθένα, κατά μήκος των οδών Ακαδημίας, Σόλωνος και Σκουφά. Οι οδοί αυτές επιλέγησαν με γνώμονα τις αυξητικές τάσεις των εκπομπών το 2016 με την υλοποίηση των παρεμβάσεων. Βασικό στοιχείο της χρησιμοποιούμενης μεθοδολογίας είναι ότι οι δρόμοι που εξετάζονται χωροθετούνται στο κέντρο της πόλης και, συνεπώς, οι οριακές συνθήκες του μοντέλου OSPM που αφορούν στις συγκεντρώσεις υπόβαθρης ρύπανσης αντιπροσωπεύονται επαρκώς από τις συγκεντρώσεις αστικού υποβάθρου που υπολογίζονται από το σύστημα μοντέλων MEMO/MARS-aero. Με τον τρόπο αυτό επιτυγχάνεται η σύζευξη των μοντέλων διαφορετικής κλίμακας για τη ρεαλιστική εκτίμηση των επιπτώσεων της ποιότητας αέρα σε μικρή κλίμακα. Έτσι, σε ό,τι αφορά το αστικό υπόβαθρο, δίνονται αποτελέσματα του συστήματος μοντέλων MEMO/MARS-aero, ενώ για τη συγκέντρωση σε σημεία αιχμής παρουσιάζονται αποτελέσματα υπολογισμών με τη χρήση του μοντέλου OSPΜ, το οποίο λαμβάνει υπόψη τις τοπικές ιδιαιτερότητες των εξεταζόμενων οδών, τόσο από πλευράς γεωμετρίας όσο και εκπομπών. Η συνεισφορά των εκπομπών στις αστικές χαράδρες προφανώς οδηγεί σε συγκεντρώσεις σημαντικά υψηλότερες από αυτές του αστικού υποβάθρου. Στις εξεταζόμενες οδούς, αυτό είναι εντονότερο για το ΝΟ2 και για την οδό Ακαδημίας, γεγονός που σχετίζεται με τον συγκριτικά υψηλό ημερήσιο φόρτο της συγκεκριμένης οδικής αρτηρίας.
Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, ενώ οι συγκεντρώσεις αστικού υποβάθρου ΝΟ2 και ΑΣ10 μειώνονται για το σενάριο 2016 σε σχέση με την υφιστάμενη κατάσταση (με μεγαλύτερες μειώσεις εφόσον υλοποιηθεί το έργο), δεν συμβαίνει το ίδιο και για τις συγκεντρώσεις αιχμής. Οι τοπικές προσαυξήσεις των συγκεντρώσεων αντανακλούν τις τάσεις των τοπικών εκπομπών, οι οποίες στην περίπτωση υλοποίησης του έργου για τις συγκεκριμένες οδούς διαμορφώνονται με βάση τους αυξημένους κυκλοφοριακούς φόρτους που προβλέπονται από την κυκλοφοριακή μελέτη. Η αυξητική τάση των συγκεντρώσεων εξαιτίας της υλοποίησης είναι χαρακτηριστική για την οδό Σκουφά και δευτερευόντως για την οδό Ακαδημίας. Σε κάθε περίπτωση, οι προβλεπόμενες συγκεντρώσεις είναι για την περίπτωση της οδού Ακαδημίας σαφώς μειωμένες σε σχέση με την υφιστάμενη κατάσταση, με τον ετήσιο μέσο όρο για το ΝΟ2 να ισούται πρακτικά με την οριακή τιμή των 40 μg/m3. Για τις περιπτώσεις των οδών Σόλωνος και Σκουφά, οι υπολογιζόμενες συγκεντρώσεις είναι σαφώς κάτω από τα όρια της οδηγίας τόσο για το ΝΟ2 όσο και για τα ΡΜ10.
Συμπεράσματα
Η αποτίμηση των επιπτώσεων αστικών παρεμβάσεων τοπικής κλίμακας στο ατμοσφαιρικό περιβάλλον απαιτεί τη χρήση εξειδικευμένων υπολογιστικών εργαλείων πολλαπλών χωρικών και χρονικών κλιμάκων. Παρουσιάστηκε η μεθοδολογική προσέγγιση εφαρμογής μοντέλων ροής και ατμοσφαιρικής διασποράς πολλαπλών κλιμάκων για την αποτίμηση των επιδράσεων στοχευμένων αστικών αναπλάσεων με εφαρμογή την περιβαλλοντική αποτίμηση της προτεινόμενης ανάπλασης της οδού Πανεπιστημίου στην Αθήνα. Οι επιπτώσεις κατά το κατασκευαστικό στάδιο εκτιμήθηκαν ως μη-σημαντικές και τοπικά περιορισμένες σε πολύ μικρές αποστάσεις από το κέντρο του εργοταξίου.
Για τη φάση λειτουργίας, οι εκτιμήσεις για τα έτη αναφοράς 2016 και 2023 δίνουν μια μεικτή εικόνα, με τυπικές μειώσεις μέσων συγκεντρώσεων για τους ρύπους ΝΟ2 και ΑΣ10, με αύξηση όμως των αναμενόμενων τιμών κυκλοφοριακής αιχμής. Κοινό χαρακτηριστικό των εκτιμήσεων είναι η μείωση των αναμενόμενων συγκεντρώσεων δρόμου στα σενάρια υλοποίησης του έργου σε σχέση με τα σενάρια χωρίς την υλοποίηση του έργου. Οι εκτιμώμενες διαφορές αυτές ισοδυναμούν με πρόσθετες μειώσεις, πέραν αυτών που θα προέκυπταν εξ αιτίας των γενικότερων αλλαγών που αναμένεται να λάβουν χώρα στα χαρακτηριστικά της κυκλοφορίας στο κέντρο της Αθήνας, συμπεριλαμβανομένης της αλλαγής της σύστασης του στόλου με την αυξανόμενη διείσδυση στη χρήση οχημάτων νεότερης τεχνολογίας.