Transport i osiadanie pyłów na ścianach i obiektach po wpływem różnych systemów grzewczych.

Transkrypt

1 Transport i osiadanie pyłów na ścianach i obiektach po wpływem różnych systemów grzewczych. Projekt zrealizowany we współpracy pracy z następuj pującymi ośrodkami o naukowymi: 1 Wydział Chemii, Uniwersytet w Antwerpii Universiteitsplein 1, B-2610 B Antwerpia, Belgia 2 Instytut Badawczy Fizyki Ciała Stałego i Optyki, Węgierska Akademia Nauk P.O. Box 49, H-1525 H Budapeszt, WęgryW 3 Wydział Fizyki i Techniki Jądrowej, J Akademia Górniczo Hutnicza Al. Mickiewicza 30, Pl Kraków, Polska

2 Cel badań 1. Dogłębne poznanie warunków i zmian zachodzących w wnętrzach różnych r typów w kościołów pod wpływem ogrzewania: Wskazanie różnic między oddziaływaniem badanych systemów grzewczych w kościołach murowanych i drewnianych. Określenie chemicznego i fizycznego charakteru uaktywnionych pod wpływem ogrzewania cząstek pyłów. Określenie szkodliwego wpływu cząstek pyłów na dzieła sztuki Określenie intensywności i kierunku transportu oraz osiadania pyłów ze źródeł zewnętrznych i wewnętrznych. 2. Sformułowanie wytycznych.

3 Strategia badań Zbadanie skutków w ogrzewania poprzez pomiar zmian składu powietrza: Zmiany stęż ężeń poszczególnych pierwiastków zawartych w pyle zawieszonym pod wpływem ogrzewania Zmiany składu pierwiastkowego indywidualnych cząstek pyłu u w zależno ności od badanych systemów w grzewczych; Zmiany zachodzące ce w proporcjach poszczególnych typów cząstek pod wpływem ogrzewania; Zmiany stęż ężenia wagowego pyłu u zawieszonego pod wpływem ogrzewania.

4 Badane typy ogrzewania Rodzaje badanych systemów grzewczych: Wentylatory gorącego powietrza Ogrzewanie ławkowe (FH) Elektryczne promienniki podczerwieni

5 Kościół w Rocca Pietore, Dolomity WłoskieW oskie.

6 Systemy grzewcze w kościele w Rocca Pietore: 1. Wentylatory gorącego powietrza 2. Ogrzewanie ławkowe

7 Kościół św. Michała Archanioła w Szalowej

8 System grzewczy w kościele w Szalowej: Elektryczne promienniki podczerwieni

9 Kościół św. Katarzyny w Krakowie

10 System grzewczy w kościele św. Katarzyny w Krakowie : Elektryczne promienniki podczerwieni

11 Metody pobierania próbek pyłów i gazów:

12 Pobieranie próbek pyłów: Pozycja filtru Układ filtracyjny do pobierania próbek do analizy objętościowej Impaktor kaskadowy do pobierania indywidualnych cząstek pyłów

13 9-poziomowy impaktor kaskadowy typu Berner do segregacji cząstek pyłów :

14 Pobieranie NO 2, SO 2 i O 3 za pomocą rurek dyfuzyjnych: Zasada działania rurek dyfuzyjnych: Chemisorpcja na aktywnej powierzchni wypełnienia pokrytej odpowiednim związkiem chemicznym

15 Metody analityczne: Mikrosonda onda Elektronowa Analiza indywidualnych (sub)mikronowych( cząstek z wykorzystaniem obrazów w o wysokiej rozdzielczości i możliwością analizy rentgenowskiej. Jeol JXA-733 Zalety Mikrosondy ondy Elektronowej (EPMA): Informacja na poziomie indywidualnych cząstek; Szczegółowa informacja na temat wielkości, składu pierwiastkowego i morfologii indywidualnych cząstek; Możliwość automatyzacji analizy umożliwiającej charakterystykę dużych ilości indywidualnych cząstek. Rozmiar, forma, skład pierwiastkowy?

16 Wizualizacja indywidualnych cząstek pyłów Visualisation of particles X-ray intensity Ca-Ka S Przykład cząstki siarczanu wapnia z zawartością Si i Fe 400 Si Ca-Kb Fe energy 6000 X-ray intensity Cl Przykład cząstki chlorku sodu Na energy

17 Przykłady Wizualizacja cząstek indywidualnych pyłu atmosferycznego cząstek pyłów Przykłady cząstek pochodzenia roślinnego (pyłki kwiatowe)

18 Przykłady Wizualizacja cząstek indywidualnych pyłu atmosferycznego cząstek pyłów Przykłady cząstek pochodzenia roślinnego (pyłki kwiatowe)

19 Wyniki

20 Porównanie zmian stężeń wybranych pierwiastków Wyjątkowe znaczenie związków siarki, żelaza, wapnia, krzemu i glinu - wspomagające działanie w przypadku: procesów w korozyjnych; zanieczyszczania powierzchni; osadzanie pyłów i absorpcję gazów; niszczenie ścian; powodują utratę połysku powierzchni.

21 Porównanie zmian stężeń SIARKI ołtarz-ogrzewanie włączone ołtarz-ogrzewanie wyłączone organy- ogrzewanie włączone organy- ogrzewanie wyłączone S ng/m X 10 X Wentylatory gorącego powietrza Grzejniki ławkowe (FH) Elektryczne promienniki w podczerwieni- Szalowa Elektryczne promienniki podczerwieni- Kraków

22 Porównanie zmian stężeń ŻELAZA ołtarz-ogrzewanie włączone ołtarz-ogrzewanie wyłączone organy- ogrzewanie włączone organy- ogrzewanie wyłączone Fe ng/m X 10 X Wentylatory gorącego powietrza Grzejniki ławkowe (FH) Elektryczne promienniki w podczerwieni- Szalowa Elektryczne promienniki podczerwieni- Kraków

23 Porównanie zmian stężeń WAPNIA ołtarz-ogrzewanie włączone ołtarz-ogrzewanie wyłączone organy- ogrzewanie włączone organy- ogrzewanie wyłączone Ca ng/m Wentylatory gorącego powietrza Grzejniki ławkowe (FH) Elektryczne promienniki w podczerwieni- Szalowa Elektryczne promienniki podczerwieni- Kraków

24 Porównanie zmian stężeń GLINU ołtarz-ogrzewanie włączone ołtarz-ogrzewanie wyłączone organy- ogrzewanie włączone organy- ogrzewanie wyłączone 50.0 Al ng/m X Wentylatory gorącego powietrza Grzejniki ławkowe (FH) Elektryczne promienniki w podczerwieni- Szalowa Elektryczne promienniki podczerwieni-kraków

25 Porównanie zmian stężeń KRZEMU ołtarz-ogrzewanie włączone ołtarz-ogrzewanie wyłączone organy- ogrzewanie włączone organy- ogrzewanie wyłączone Si ng/m Wentylatory gorącego powietrza Grzejniki ławkowe (FH) X 10 Elektryczne promienniki w podczerwieni- Szalowa Elektryczne promienniki podczerwieni-kraków

26 Charakterystyka indywidualnych cząstek pyłu: Frakcja drobnoziarnista ( 1µm) 100% (NH4)2SO4 90% 80% Na-rich Udział względny [%] 70% 60% 50% 40% 30% Fe-O-rich ORG+ glinokrzemiany Ca-O-rich 20% glinokrzemiany 10% 0% Wentylatory gorącego powietrzawyłączone Wentylatory gorącego powietrzawłaczone Grzejniki ławkowewyłączone Grzejniki ławkowewłączone Elektryczne promienniki podczerwieniwyłączone Elektryczne promienniki podczerwieniwłączone cząstki organiczne

27 Particulate Zmiany masy pollution: pyłu zawieszonego results of pod EDXRF wpływem działania elektrycznych grzejników w podczerwieni: masa czastek zawieszonego pylu [µg/m 3 ] ołtarz-ogrzewanie włączone ołtarz-ogrzewanie wyłączone organy- ogrzewanie włączone organy- ogrzewanie wyłączone 0 Kraków Szalowa

28 Poziom stężenia gazów w (µg/m 3 ) SO 2 NO 2 O 3 Wentylatory gorącego powietrza DL na zewnątrz kościoła DL Grzejniki ławkowe na zewnątrz kościoła Elektryczne promienniki podczerwieni na zewnątrz kościoła NO 2 w Antwerpii (wewnątrz muzeum ): µg/m 3

29 Wnioski: Wentylatory gorącego powietrza przyczyniają się w znaczący sposób do: niszczenia ścian (źródło cząstek zawierających Ca), podnoszenia cząstek pyłu glebowego, powstawania organicznych cząstek. Proces niszczenia ścian jest kontynuowany również długo po wyłączeniu systemu grzewczego

30 Wnioski: Grzejniki ławkowe również powodują podnoszenie pyłu, jednak: efekt ten jest krótkotrwały, ustępuje szybko po wyłączeniu ogrzewania, nie ma negatywnego wpływu na niszczenie powierzchni ścian. Elektryczne promienniki podczerwieni: brak negatywnych zjawisk zaobserwowanych w przypadku poprzednich systemów w grzewczych, system powoduje znikome podnoszenie lekkich cząstek atmosferycznych.

31 Wnioski: W przypadku wszystkich systemów grzewczych zaobserwowano podnoszenie cząstek pyłów. Gradient intensywności podnoszenia cząstek pyłów: Wentylatory gorącego powietrza Elektryczne grzejniki ławkowe Elektryczne grzejniki w podczerwieni