Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Prognozowanie emisji zanieczyszczeń powietrza
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
DGEI-2-105-MI-n
Wydział:
Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
Modelowanie informacji o środowisku
Kierunek:
Geoinformacja
Semestr:
1
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Niestacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
dr inż. Bogacki Marek (bogacki@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Student po ukończeniu modułu będzie potrafił zbudować bazę danych o emisjach zanieczyszczeń wprowadzanych do powietrza oraz będzie umiał przetwarzać i wizualizować dane emisyjne pod kątem zadanych potrzeb. Równocześnie będzie rozumiał charakter poszczególnych danych emisyjnych, co pozwoli mu na budowanie scenariuszy emisji dla potrzeb poprawy jakości powietrza na danym terenie lub w innych celach.

Opis efektów uczenia się dla modułu zajęć
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Powiązania z KEU Sposób weryfikacji i oceny efektów uczenia się osiągniętych przez studenta w ramach poszczególnych form zajęć i dla całego modułu zajęć
Wiedza: zna i rozumie
M_W001 metody i procedury korzystania z ogólnodostępnych baz danych oraz innych źródeł informacji niezbędnych przy tworzeniu katastru emisji GEI2A_W01, GEI2A_W04, GEI2A_W06, GEI2A_W03 Wynik testu zaliczeniowego
M_W002 podstawowe narzędzia informatyczne wykorzystywane do prowadzenia inwentaryzacji emisji zanieczyszczeń do powietrza oraz wizualizacji jej wyników GEI2A_W04, GEI2A_W06, GEI2A_W05, GEI2A_W08 Wynik testu zaliczeniowego
M_W003 metody inwentaryzacji i szacowania emisji ze źródeł punktowych, liniowych i powierzchniowych GEI2A_W01, GEI2A_W04, GEI2A_W06, GEI2A_W03 Wynik testu zaliczeniowego
M_W004 zasady tworzenia schematu przestrzennych baz danych emisyjnych oraz niezbędne do tego celu oprogramowanie GEI2A_W04 Wynik testu zaliczeniowego
Umiejętności: potrafi
M_U001 wykonać symulacje zmienności przestrzenno-czasowej emisji biogenicznej przy wykorzystaniu zaproponowanego modelu GEI2A_U07, GEI2A_U06, GEI2A_U03, GEI2A_U08 Wykonanie projektu
M_U002 wykorzystać dostępne narzędzia informatyczne do przeprowadzenia inwentaryzacji emisji zanieczyszczeń do powietrza na założonym terenie GEI2A_U04, GEI2A_U07, GEI2A_U05 Wykonanie projektu
M_U003 stworzyć przestrzenną bazę danych emisyjnych przy pomocy dostępnego oprogramowania open source GEI2A_U07, GEI2A_U06, GEI2A_U02 Wykonanie projektu
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 zachowania etycznej postawy poprzez uczciwość w stosunku do współwykonawców projektu oraz odbiorcy końcowego projektu, dbając o możliwie jak najwyższą jakość projektu GEI2A_K01 Zaangażowanie w pracę zespołu
Liczba godzin zajęć w ramach poszczególnych form zajęć:
SUMA (godz.)
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
27 9 0 0 18 0 0 0 0 0 0 0
Matryca kierunkowych efektów uczenia się w odniesieniu do form zajęć i sposobu zaliczenia, które pozwalają na ich uzyskanie
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Forma zajęć dydaktycznych
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Wiedza
M_W001 metody i procedury korzystania z ogólnodostępnych baz danych oraz innych źródeł informacji niezbędnych przy tworzeniu katastru emisji + - - + - - - - - - -
M_W002 podstawowe narzędzia informatyczne wykorzystywane do prowadzenia inwentaryzacji emisji zanieczyszczeń do powietrza oraz wizualizacji jej wyników + - - + - - - - - - -
M_W003 metody inwentaryzacji i szacowania emisji ze źródeł punktowych, liniowych i powierzchniowych + - - + - - - - - - -
M_W004 zasady tworzenia schematu przestrzennych baz danych emisyjnych oraz niezbędne do tego celu oprogramowanie + - - + - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 wykonać symulacje zmienności przestrzenno-czasowej emisji biogenicznej przy wykorzystaniu zaproponowanego modelu - - - + - - - - - - -
M_U002 wykorzystać dostępne narzędzia informatyczne do przeprowadzenia inwentaryzacji emisji zanieczyszczeń do powietrza na założonym terenie - - - + - - - - - - -
M_U003 stworzyć przestrzenną bazę danych emisyjnych przy pomocy dostępnego oprogramowania open source - - - + - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 zachowania etycznej postawy poprzez uczciwość w stosunku do współwykonawców projektu oraz odbiorcy końcowego projektu, dbając o możliwie jak najwyższą jakość projektu - - - + - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 75 godz
Punkty ECTS za moduł 3 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 27 godz
Przygotowanie do zajęć 12 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 15 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 18 godz
Dodatkowe godziny kontaktowe 3 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (9h):
Prognozowanie emisji zanieczyszczeń do powietrza (15 h)

Przypomnienie podstawowych pojęć z zakresu ochrony powietrza. Metody inwentaryzacji emisji zanieczyszczeń do powietrza (emisja zorganizowana i niezorganizowana; naturalna i antropogeniczna). Źródła i zasady pozyskiwania danych na etapie inwentaryzacji emisji. Zasady budowania bazy danych o emisjach zanieczyszczeń do powietrza. Metody szacowania niepewności zinwentaryzowanej emisji. Budowa scenariuszy emisyjnych dla potrzeb działań naprawczych w zakresie poprawy jakości powietrza. Narzędzia informatyczne stosowane na etapie inwentaryzacji emisji, przetwarzania danych emisyjnych oraz wizualizacji tych danych.

Ćwiczenia projektowe (18h):
  1. Wprowadzenie do projektu (2 h)

    1. Omówienie koncepcji projektu.
    2. Zapoznanie studentów z metodykami obliczeń emisji.
    3. Przedstawienie narzędzi informatycznych wykorzystywanych do prognozowania emisji.

  2. Przygotowanie schematu bazy danych emisyjnych (6 h)

    1. Opracowanie koncepcji schematu bazy danych emisyjnych – określenie potrzebnych atrybutów.
    2. Wykonanie relacyjnej bazy danych w PostgreSQL,
    3. Podanie obiektów geograficznych do relacyjnej bazy danych przy wykorzystaniu PostGIS oraz QGIS.

  3. Przygotowanie danych emisji antropogenicznej (zorganizowanej i niezorganizowanej; źródła punktowe, liniowe i powierzchniowe) (6 h)

    Wykonanie obliczeń inwentaryzacji emisji dla źródeł punktowych, liniowych i powierzchniowych, zgodnie z zalecanymi metodami, przy wykorzystaniu dostępnego oprogramowania.

  4. Wizualizacja danych emisyjnych (6 h)

    1. Przygotowanie map oraz animacji czasowych przy wykorzystaniu oprogramowania ArcGIS (ArcMap, ArcScene).
    2. Przeprowadzenie analiz wielkości emisji na podstawie przygotowanej przestrzennej bazy danych emisyjnych.

  5. Prognozowanie emisji biogenicznej (10 h)

    1. Zapoznanie się ze strukturą modelu emisyjnego MEGAN (Model of Emissions of Gases and Aerosols from Nature) i określenie potrzebnych danych wejściowych do symulacji wraz z ich źródłami i strukturą.
    2. Analiza map parametrów meteorologicznych pochodzących z modelu WRF oraz przeprowadzenie ich konwersji do formatu rozpoznawanego przez model MEGAN.
    3. Wytworzenie map wskaźników emisji podstawowych grup biogenicznych lotnych związków organicznych przy wykorzystaniu oprogramowania GIS.
    4. Przeprowadzenie symulacji w modelu MEGAN dla wybranego okresu czasu w celu wygenerowania zmienności przestrzenno-czasowej emisji biogenicznej lotnych związków organicznych.
    5. Przetworzenie, wizualizacja oraz przeprowadzenie wybranych analiz na otrzymanym zbiorze danych emisji biogenicznej.

Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Ćwiczenia projektowe: Studenci wykonują zadany projekt samodzielnie, bez większej ingerencji prowadzącego. Ma to wykształcić poczucie odpowiedzialności za pracę w grupie oraz odpowiedzialności za podejmowane decyzje.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Warunkiem zaliczenia wykładów jest pozytywne zaliczenie testu z treści prezentowanych na wykładach.
Warunkiem niezbędnym do zaliczenia ćwiczeń projektowych jest:
• obecność na co najmniej 70% zajęć,
• co najwyżej 1 nieobecność nieusprawiedliwiona,
• wykonanie i zaliczenie wszystkich wymaganych projektów.

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Ćwiczenia projektowe:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci wykonują prace praktyczne mające na celu uzyskanie kompetencji zakładanych przez syllabus. Ocenie podlega sposób wykonania projektu oraz efekt końcowy.
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ocena końcowa (OK) z przedmiotu liczona jest wg następującego wzoru:
OK = 0,4*W + 0,6*P
gdzie:
W – ocena uzyskana z wykładów (testu zaliczeniowego)
P – ocena uzyskana z ćwiczeń projektowych

W przypadku braku pozytywnej oceny z testu zaliczeniowego wykładów lub z ćwiczeń projektowych nie wystawiana jest ocena końcowa.

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

W sytuacji nieobecności na zajęciach z przyczyn losowych student ma możliwość uzupełnienia zaległości w formie konsultacji u prowadzącego zajęcia.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Wymagania wstępne: znajomość środowiska systemu operacyjnego Linux, obsługi narzędzi GIS (Windows) oraz formatu plików NetCDF.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:
  1. Alamo Area Council of Governments, Oil and Gas Emission Inventory, Eagle Ford Shale. Technical Report, 582-11-11219 Amendment Number 5,Task 2, Project II, 2014.
  2. EMEP/EEA, Air pollutant emission inventory guidebook 2016, Part: Venting and flaring (https://www.eea.europa.eu/publications/emep-eea-guidebook-2016/part-b-sectoral-guidance-chapters/1-energy/1-b-fugitives/1-b-2-c-venting, dostęp: 18.03.2018)
  3. Gkatzoflias, D., Kouridis, C., Mellios, G., Ntziachristos, L., Samaras, Z.: Copert 4. Computer Program to calculate emissions from road transport., European Environment Agency, 2012.
  4. Guenther, A.B., Jiang, X., Heald, C.L., Sakulyanontvittaya, T., Duhl, T., Emmons, L.K., Wang, X.: The model of emissions of gases and aerosols from nature version 2.1 (MEGAN2.1): An extended and updated framework for modeling biogenic emissions. Geosci. Model Dev. 5, 1471–1492, 2012. (https://doi.org/10.5194/gmd-5-1471-2012)
  5. Guenther, A.B., Karl, T., Harley, P., Wiedinmyer, C., Palmer, P.I., Geron, C.,: Estimates of global terrestrial isoprene emissions using MEGAN (Model of Emissions of Gases and Aerosols from Nature). Atmos. Chem. Phys. 6, 3181–3210, 2006. (https://doi.org/10.5194/acpd-6-107-2006)
  6. Jiang, X., Guenther, A.B., Duhl, T., Johnson, J., n.d. MEGAN version 2 . 10 User’s Guide.
  7. MOŚZNiL, Wskaźniki emisji substancji zanieczyszczających wprowadzanych do powietrza z proce-sów energetycznego spalania paliw, Materiały informacyjno-instruktażowe 1/96, Warszawa 1996.
  8. Ntziachristos, L., Samaras, Z., Kouridis, C., Samaras, C., Hassel, D., Mellios, G., Mccrae, I., Zierock, K., Keller, M., Rexeis, M., Andre, M., Winther, M., Pastramas, N., Gorissen, N., Boulter, P., Katsis, P., Joumard, R., Geivanidis, S., Hausberger, S., EMEP/EEA emission inventory guidebook 2013, Update July 2014, CORINAIR.
  9. Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 30 kwietnia 2014 r. w sprawie szczegółowych wymagań dla silników spalinowych w zakresie ograniczenia emisji zanieczyszczeń gazowych i cząstek stałych przez te silniki, Dz. U. 2014, poz. 588.
  10. Steinbrecher, R., Smiatek, G., Köble, R., Seufert, G., Theloke, J., Hauff, K., Ciccioli, P., Vautard, R., Curci, G.: Intra- and inter-annual variability of VOC emissions from natural and semi-natural vegetation in Europe and neighbouring countries. Atmos. Environ. 43, 1380–1391, 2009. (https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2008.09.072)
  11. U.S. EPA: AP 42, Fifth Edition, Compilation of Air Pollutant Emission Factors. Volume 1, Chapter 13: Miscellaneous Sources, 13.2.5. Industrial wind erosion (https://www3.epa.gov/ttn/chief/ap42/ch13/index.html, dostęp: 18.03.2018)
  12. U.S. EPA: AP 42, Fifth Edition, Volume 1, Chapter 13.2.1, Paved Roads (https://www3.epa.gov/ttn/chief/ap42/ch13/index.html, dostęp: 18.03.2018).
  13. U.S. EPA: AP 42, Fifth Edition, Volume 1, Chapter 13.2.1, Unpaved Roads (https://www3.epa.gov/ttn/chief/ap42/ch13/index.html, dostęp: 18.03.2018).
  14. U.S. EPA: AP 42, Fifth Edition, Volume 1, Chapter 13.2.4 Aggregate Handling And Storage Piles, (https://www3.epa.gov/ttn/chief/ap42/ch13/index.html, dostęp: 18.03.2018).
  15. U.S. EPA: AP 42, Fifth Edition, Volume 1, Chapter 3: Stationary Internal Combustion Sources, 3.4. Large Stationary Diesel and All Stationary Dual-fuel Engines (https://www3.epa.gov/ttn/chief/ap42/ch03/final/c03s04.pdf, dostęp: 18.03.2018).
  16. U.S. EPA: AP 42, Fifth Edition, Volume 1, Chapter 3: Stationary Internal Combustion Sources, 3.3. Gasoline And Diesel Industrial Engines (https://www3.epa.gov/ttn/chief/ap42/ch03/final/c03s03.pdf, dostęp: 18.03.2018).
  17. Woś A.: Zarys klimatu Polski, Wydawnictwo Naukowe Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza, Poznań, 1996.
Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:
  1. Bogacki M., Dudek R., Władzielczyk K.: The analysis of the difficulties connected with marking the field of the disorganized emission of suspended particles during the process of quarrying aggregates, Polish Journal of Environmental Studies, vol. 23 no. 3A, s. 15–22, ISSN 1230-1485, 2014.
  2. Bogacki M., Dziugieł M.: Metodyka wyznaczania emisji pyłu do powietrza z procesu erozji wietrznej na terenie kopalni odkrywkowej surowców mineralnych (Methodology for the determination of dust emission rate caused by wind erosion in the area of the open-pit mine of mineral products), Przegląd Górniczy, ISSN 0033-216X., t. 69 nr 11, s. 56–63, 2013.
  3. Bogacki M., Janicka M.: Metodyka wyznaczania pola emisji zanieczyszczeń pyłowo-gazowych z kopalni odkrywkowej (Methodology for the determination of dust and gaseous emissions from the open-pit mine) [W:] Inżynieria i ochrona powietrza, red. nauk. Józef Kuropka, Anna Musialik-Piotrowska, Wrocław, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, ISBN: 978-83-7493-839-6, s. 71–80, 2014.
  4. Bogacki M., Janik J., Seweryn P.: Inwentaryzacja emisji zanieczyszczeń do powietrza z obszaru aglomeracji krokowskiej dla potrzeb prognozowania stężeń zanieczyszczeń fotochemicznych. Materiały z konferencji cyklicznej nt: Instrumenty zarządzania ochroną środowiska pt: Oceny oddziaływania na środowisko na szczeblu krajowym i regionalnym, AGH Kraków, 20-22 października 2005 r., Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, Kraków, 2005.
  5. Bogacki M., Macuda J.: The influence of shale rock fracturing equipment operation on atmospheric air quality (Wpływ pracy urządzeń do szczelinowania skał łupkowych na jakość powietrza atmosferycznego w trakcie wykonywania zabiegu), Archives of Mining Sciences; ISSN 0860-7001, vol. 59 no. 4, s. 897–912, 2014.
  6. Bogacki M., Oleniacz R., Janicka M.: Ocena wpływu na jakość powietrza procesu przygotowania obszaru wiertni przy poszukiwaniach gazu z łupków (The impact assessment of the processes carried out during the preparation of the drilling rig pad, for the drilling shale gas exploration, on the quality of ambient air) [W:] Ochrona powietrza w teorii i praktyce, T. 2, pod red. Jana Konieczyńskiego, Zabrze: Instytut Podstaw Inżynierii Środowiska Polskiej Akademii Nauk, ISBN: 978-83-60877-17-3, s. 43–56, 2014.
  7. Bogacki M., Smiatek G.: Określenie przestrzenno-czasowego rozkładu emisji lotnych związków organicznych z lasów na przykładzie Polski. Problemy ochrony powietrza w aglomeracjach miejsko-przemysłowych. Wyd. Polska Akademia Nauk, Oddział w Łodzi. Komisja Ochrony Środowiska i Gospodarki Komunalnej, Łódź, Gliwice, s. 17-24, 2003.
  8. Bogacki M., Syguła P.: Emisje biogeniczne lotnych związków organicznych do powietrza: wskaźniki emisji, metody modelowania [Biogenic emissions of volatile organic compounds in the atmosphere: emission factors, modeling methods], Wydawnictwa AGH (ISBN: 978-83-7464-682-6), Kraków, 2014.
  9. Bździuch, P., Bogacki, M.: Autobusowy transport publiczny w Krakowie na tle najlepszych światowych systemów komunikacji miejskiej oraz ocena wpływu jego modernizacji na wielkość emisji zanieczyszczeń. Transp. Miej. i Reg. 4, 26–31, 2017.
  10. Bździuch, P., Bogacki, M.: Evaluating the influence of modernization of the urban bus fleet in Krakow in the years 2010-2015 on the amount of pollutants emitted into the air. Environ. Prot. Nat. Resour. 28, 1–6, 2017. (https://doi.org/10.1515/OSZN-2017-0008)
  11. Dziugieł M., Bogacki M.: Metodyka wyznaczania emisji niezorganizowanej pyłu do powietrza z dróg oraz eksploatacji składowisk w kopalni odkrywkowej surowców mineralnych (Methodology for the estimation of uncontrolled dust emissions from roads and the exploitation of storage piles in the open-pit mine of mineral products), Przegląd Górniczy, ISSN 0033-216X, t. 69 nr 12, s. 68–74, 2013.
  12. Macuda J., Bogacki M, Siemek J.: Effect of Drilling for Shale Gas on the Quality of Atmospheric Air Modelling. Problems of sustainable development, vol. 12, no. 1, s. 91-100, 2017.
  13. Mazur M., Oleniacz R., Bogacki M.: Obliczanie emisji par węglowodorów z przemysłu rafineryjnego. Inżynieria Środowiska 1996, tom 1, s. 105-116, Wyd. AGH, Kraków 1996.
  14. Smiatek G., Bogacki M.: Uncertainty assessment of potential biogenic volatile organic compound emissions from forests with the Monte Carlo method: Case study for an episode from 1 to 10 July 2000 in Poland. Journal of Geophysical Research, Vol. 110, D23304, doi:10.1029/2004JD005685, 2005.
Informacje dodatkowe:

Obecność na wykładach nie jest obowiązkowa.
Dopuszczalna jest jedna nieobecność na ćwiczeniach projektowych bez konieczności posiadania usprawiedliwienia. Każda kolejna nieobecność musi być usprawiedliwiona (zwolnienie lekarskie). Sposób wyrównania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na ćwiczeniach projektowych będzie ustalony indywidualnie z prowadzącym zajęcia.
Warunkiem uzyskania oceny końcowej z przedmiotu jest pozytywne zaliczenie wszystkich projektów oraz wykładów.
Podstawowym terminem uzyskania zaliczenia z ćwiczeń projektowych jest koniec zajęć w danym semestrze. Student ma prawo do poprawkowego zaliczenia ćwiczeń projektowych oraz zaliczenia wykładów najpóźniej do końca pierwszego tygodnia sesji egzaminacyjnej. W przypadku nie uzyskania zaliczenia z ćwiczeń projektowych lub wykładu w tym terminie student nie będzie miał zaliczonego przedmiotu.
Do zaliczenia wykładów może przystąpić student nie posiadający zaliczenia z projektów. Prowadzący wykłady wraz ze studentami ustalają trzy terminy zaliczenia wykładów. W pierwszym terminie zaliczenie ma formę testu jednokrotnego wyboru. W drugim i trzecim terminie zaliczanie wykładów odbywa się w formie ustnej lub pisemnej. W przypadku nie uzyskania pozytywnej oceny z kolokwium w żadnym z trzech terminów student nie zalicza przedmiotu.
Nieobecność studenta w ustalonych terminach zaliczeń/kolokwiów jest równoznaczne z utratą terminu. Wyjątek stanowią udokumentowane sytuacje losowe np. choroba. W takim przypadku student ustala termin zaliczenia ćwiczeń/wykładów indywidualnie z prowadzącym zajęcia.