IETU SEMINARIA. mgr inż. Bartosz Nowak, dr Urszula Zielonka. Zespół Badań Atmosfery / Zakład Ochrony Środowiska

Transkrypt

1 SEMINARIA IETU Określenie transportu wybranych form rtęci w układzie: atmosfera - depozycja - powierzchnia ziemi na przykładzie wybranych obszarów województwa śląskiego. mgr inż. Bartosz Nowak, dr Urszula Zielonka Zespół Badań Atmosfery / Zakład Ochrony Środowiska

2 Cel projektu Celem przedstawianego projektu było rozpoznanie poziomów stężeń różnych chemicznych form rtęci w powietrzu atmosferycznym na wybranych obszarach województwa śląskiego. W trakcie realizacji projektu wyznaczona została wartość suchej i mokrej depozycji związków rtęci. Uzyskane wyniki badań pozwoliły na określenie wielkości transportu rtęci w układzie atmosfera opad atmosferyczny powierzchnia ziemi.

3 Zakres prac w ramach projektu obejmował: Pomiary zawartości TGM, TPM w dwóch okresach czasu (sezon grzewczy i niegrzewczy) na dwóch stacjach pomiarowych. Oznaczanie zawartości rtęci całkowitej w próbkach opadu suchego i mokrego. Analiza danych pomiarowych pod kątem wyznaczenia wektorów natężeń strumieni TGM i TPM do punktu pomiarowego. Wyznaczenie (procentowego współczynnika depozycji) udziału depozycji rtęci (sucha + mokra) na powierzchnię ziemi do ilości tego zanieczyszczenia transportowanego z masami powietrza w postaci TGM + TPM.

4 Poziomy występowania TGM w powietrzu atmosferycznym Całkowita gazowa rtęć (TGM) (ponad 98%) Hg oraz niewielkie ilości CH 3 Hg, (CH 3 ) 2 Hg; Obszar badań Świat Tereny niezanieczyszczone,52 21,3 Stany Zjednoczone, Korea Południowa, Chiny, Japonia Tereny zanieczyszczone 3,8 22,2 (max - 12) Chiny (Xuanwu), Kanada 1. Fu X., Feng X., Zhu W., Wang S., Lu J., 28. Total gaseous mercury concentrations in ambient air in the eastern slope of t. Gongga, South-Eastern fringe of the Tibetan plateau, China. Atmospheric Environment. 42: Choi E M., Ki SH., Holsen T., Yi SM., 29. Total gaseous concentration in mercury in Seoul, Korea: Local sources compared to long-range transport from China and Japan. Environmental Pollution. 157: Nakagawa R., Hirooto M., Geographical distribution and background levels of total mercury in air in Japan and neighboring countries. Chemosphere. 34: Lynam M.M., Keeler G.J., 26. Source-receptor relationships for mercury in Urban Detroit, Michigan. Atmospheric Environment. 39:

5 Poziomy występowania TGM w powietrzu atmosferycznym Obszar badań Tereny niezanieczyszczone Tereny zanieczyszczone Europa,66-6,2 1,96-39,85 Obszar badań Okres letni Okres zimowy Polska 1,2-7,5,8-9,1 1. Hladikova V., Petrik J., Jursa S., Ursinova M., Kocan J., 21. Atmospheric mercury levels in Slovak Republic. Chemosphere. 45: Wangberg I., Munthe J., 21. Atmospheric mercury in Sweden, Northern Finland and Northern Europe. Results from National Monitoring and European Research. Report IVL, Göteborg, Sweden. 3. Zielonka U., Hławiczka S., Fudała J., Wangberg I., Munthe J., 25. Seasonal mercury concentrations measured in rural air in Southern Poland. Contribution from local and regional coal combustion. Atmospheric Environment. 39: Pyta H., C. Rosik-Dulewska., Czaplicka M., 29. Speciation of Ambient Mercury in the Upper Silesia Region, Poland. Water Air Soil Pollut. 197:

6 Poziomy występowania RGM w powietrzu atmosferycznym Reaktywnej gazowej rtęci dwuwartościowej (RGM) Hg(II): Poziomy w Europie: 2 14 ; 1. Kim S H., Han Y J., Holsen T M., Yi S M., 29. Characteristics of atmospheric speciated mercury concentrations (TGM, Hg(II) and Hg(p)) in Seoul, Korea. Atmospheric Environment. 43: Fang F., Wang Q., Li J., 24. Urban environmental mercury in Changchun, a metropolitan city in northeastern China: source, cycle, and fate. Science of the Total Environment. 33: Fu X., Feng X., Zhu W., Zheng W., Wang S., Lu J Y., 28. Total particulate and reactive gaseous mercury in ambient air on the eastern slope of the Mt. Gongga area, China. Applied Geochemistry. 23:

7 Poziomy występowania TPM w powietrzu atmosferycznym Rtęć zaadsorbowana na cząstkach pyłu - (TPM); Obszar badań Świat Tereny niezanieczyszczone Stany Zjednoczone, Korea Południowa, Chiny Tereny zanieczyszczone Chiny 1. Lynam M.M., Keeler G.J., 25a. Artifacts associated with the measurement of particulate mercury in an urban environment: the influence of elevated ozone concentrations. Atmospheric Environment. 39: Kim S H., Han Y J., Holsen T M., Yi S M., 29. Characteristics of atmospheric speciated mercury concentrations (TGM, Hg(II) and Hg(p)) in Seoul, Korea. Atmospheric Environment. 43: Fang F., Wang Q., Li J., 24. Urban environmental mercury in Changchun, a metropolitan city in northeastern China: source, cycle, and fate. Science of the Total Environment. 33: Fu X., Feng X., Zhu W., Zheng W., Wang S., Lu J Y., 28. Total particulate and reactive gaseous mercury in ambient air on the eastern slope of the Mt. Gongga area, China. Applied Geochemistry. 23:

8 Poziomy występowania TPM w powietrzu atmosferycznym Obszar badań Tereny niezanieczyszczone Tereny zanieczyszczone Europa <, Obszar badań Okres letni Okres zimowy Polska Wangberg I., Munthe J., Ebinghaus R., Gardfelt K., Inverfelt Å., Soar J., 23. Distribution of TPM in Northern Europe. The Science of the Total Environment. 34: Zielonka U., Hławiczka S., Fudała J., Wangberg I., Munthe J., 25. Seasonal mercury concentrations measured in rural air in Southern Poland. Contribution from local and regional coal combustion. Atmospheric Environment. 39: Pyta H., C. Rosik-Dulewska., Czaplicka M., 29. Speciation of Ambient Mercury in the Upper Silesia Region, Poland. Water Air Soil Pollut. 197: Wangberg I., Munthe J., 21. Atmospheric mercury in Sweden, Northern Finland and Northern Europe, Results from National Monitoring and European Research. IVL Report B1399, Göteborg.

9 Depozycja związków rtęci Obszar badań Świat Europa Depozycja mokra [mg/m 2 * rok] 3,1 31,6 (Stany Zjednoczone, Japonia, Chiny) 1,9 1, (Szwecja, Finlandia, Niemcy, Irlandia) Depozycja sucha [mg/m 2 * rok] 8, (Japonia) - Polska 159 (IETU ) 48 (IETU ) 1. Wangberg I., Munthe J., 21. Atmospheric mercury in Sweden, Northern Finland and Northern Europe, Results from National Monitoring and European Research. IVL Report B1399, Göteborg. 2. Vanarsdale A., Weiss J., Keeler G., Miller E., Boulet G., Brultte R., Poissant L., 25. Patterns of mercury deposition and concentration in northeastern North America. Ecotoxicology. 14: Zielonka U., 28. Ocena wpływu suchej i mokrej depozycji Cd, Hg i Pb na zawartość tych metali w roztworach glebowych na wybranych terenach województwa śląskiego. Hławiczka S. (red.) Metale ciężkie w środowisku. Prace Instytutu Ekologii Terenów Uprzemysłowionych. Wydawnictwo Ekonomia i Środowisko, Białystok,

10 Metodyka badań Pomiary wykonano za pomocą analizatora RA-915+ (ZAAS-HFM) firmy Lumex, Poziom sygnału zerowego mierzony był w przedziale co 9 sekund, przez analizę powietrza przepuszczonego przez filtr absorbujący pary rtęci z wydajnością 99,99 %. Limit detekcji wyniósł,24 ng/m 3.

11 Metodyka badań TPM pobierano na filtry teflonowe o średnicy 47 mm (średnica porów,45 mm) w sposób ciągły przez dobę przy przepływie około 1 L/min. Pobrane próbki TPM po zakończeniu sesji pomiarowej poddano mineralizacji, Próbki opadu atmosferycznego pobierano do otwartych pojemników ze szkła borokrzemowego wyposażonych w leje polietylenowe o średnicy 36 cm, W przypadku bezopadowych dni, leje przemywano 1 ml wody redestylowanej w celu spłukanie opadu pyłu. Pobrane próbki depozycji po zakończeniu sesji pomiarowej poddano mineralizacji.

12 TGM TGM TGM Zawartość TGM w sezonie niegrzewczym na stacji pomiarowej w Katowicach Data Zakres Średnia Mediana,33 31,14 3,6 3,34,72 92,89 3,88 3, ,5 18,85 3,4 2,97

13 TGM TGM TGM Zawartość TGM w sezonie grzewczym na stacji pomiarowej w Katowicach Data Zakres Średnia Mediana ,31 3,51 2,31 2, ,3 11,73 2,49 2, ,5 29,58 3,35 3,21

14 TGM TGM Zawartość TGM w sezonie niegrzewczym na stacji pomiarowej w Pszczynie Data Zakres Średnia Mediana ,3 11,36 2,2 2,14,26 2,99 2,86 2,71

15 TGM TGM Zawartość TGM w sezonie grzewczym na stacji pomiarowej w Pszczynie Data Zakres Średnia Mediana ,28 1,38 1,87 1,76,36 16,38 1,81 1,62

16 TPM TPM TPM Zawartość TPM w sezonie niegrzewczym na stacji pomiarowej w Katowicach Data Zakres Średnia Mediana ,3 384,3 119,7 85,2 39,6 472,5 189,9 131,7 22,5 116,4 86,7 82,9

17 TPM TPM TPM Zawartość TPM w sezonie grzewczym na stacji pomiarowej w Katowicach Numer pomiaru Data Zakres Średnia Mediana , , 663, 271, ,8 553,9 14, 436,1 29,2 17,8

18 TPM Zawartość TPM w sezonie niegrzewczym na stacji pomiarowej w Pszczynie Data Zakres Średnia Mediana ,81 232,5 86,68 71,9 34,7 288,6 17,7 85,3

19 TPM Zawartość TPM w sezonie grzewczym na stacji pomiarowej w Pszczynie Data Zakres Średnia Mediana ,2 913,2 313,9 35,1 16,6 489,4 262,4 255,1

20 Depozycja Hg na stacji monitoringu w Katowicach Punkt pomiarowy Sezon Okres pomiarowy Mokra depozycja Sucha depozycja Mediana [ng/m 2 d] Mediana [ng/m 2 d] Niegrzewczy Katowice Grzewczy

21 Depozycja Hg na stacji monitoringu w Pszczynie Punkt pomiarowy Sezon Okres pomiarowy Mokra depozycja Sucha depozycja Mediana [ng/m 2 d] Mediana [ng/m 2 d] Pszczyna Niegrzewczy Grzewczy ,5 84,8

22 Roczna depozycja Hg na stacji monitoringu w Katowicach i w Pszczynie Punkt pomiarowy Okres pomiarowy Mokra depozycja Mediana [mg/m 2 rok] Sucha depozycja Mediana [mg/m 2 rok] 28 28,7 55,3 Katowice 29 31,8 15, ,7 13,6 Pszczyna 29 12,2 49,8 21 1,3 13,4

23 Natężenia strumieni TGM w sezonie niegrzewczym na stacji pomiarowej w Katowicach N W E N W E W N E S S S Data Średnia ważona [ng/m 2 s] Maksimum [ng/m 2 s] Kierunek wiatru ,19 3,21 SW ,66 4,13 SW ,27 3,28 SW

24 Natężenia strumieni TGM w sezonie grzewczym na stacji pomiarowej w Katowicach N W E W E W N 6 4 N E S S S Data Średnia ważona [ng/m 2 s] Maksimum [ng/m 2 s] Kierunek wiatru ,67 4,48 SW ,76 5,56 SW ,47 6,37 SW

25 Natężenia strumieni TGM w sezonie niegrzewczym na stacji pomiarowej w Pszczynie N N W E W E S S Data Średnia ważona [ng/m 2 s] Maksimum [ng/m 2 s] Kierunek wiatru ,31 4,42 SW ,5 5,35 W

26 Natężenia strumieni TGM w sezonie grzewczym na stacji pomiarowej w Pszczynie N N W E W E S S Data Średnia ważona [ng/m 2 s] Maksimum [ng/m 2 s] Kierunek wiatru ,73 2,17 NW ,29 4,39 SW

27 Dane służące do wyznaczenia procentowego współczynnika depozycji rtęci w Katowicach i w Pszczynie Punkt pomiarowy Sezon Okres pomiarowy Natężenia strumieni TGM mg/m 2 *21 Natężenia strumieni TPM mg/m 2 *21 Mokra depozycja ng/m 2 21 Sucha depozycja ng/m 2 21 Współczynnik depozycji % ,98, ,198 Niegrzewczy ,82, ,71 Katowice ,12, , ,85 1, ,6 Grzewczy ,83 1, ,11 Pszczyna Niegrzewczy Grzewczy ,11, , ,1, , ,35, , ,14, , ,16, ,35

28 Wnioski Uzyskane średnio dobowe stężenia TGM na stacjach monitoringu jakości powietrza są tego samego rzędu co w innych krajach w Europie i na świecie. Uzyskane średnio dobowe stężenia TPM na stacjach pomiarowych są wyższe od poziomów występujących w innych regionach Europy i Ameryki. Otrzymane wartości mokrej i suchej depozycji rtęci dla obu okresów pomiarowych na stacjach monitoringu jakości powietrza w Katowicach wskazują, że depozycja ta jest wyższa niż w innych krajach Europy.

29 Wnioski Na obydwu stacjach pomiarowych oraz we wszystkich przeprowadzonych sesjach pomiarowych wskaźnik depozycji rtęci na powierzchnię ziemi w stosunku do ilości tego zanieczyszczenia transportowanego z masami powietrza w postaci TGM i TPM nie przekroczył,2 %. Zaproponowany współczynnik depozycji daje możliwość powiązania w sposób ilościowy informacji o poziomach stężeń analizowanego zanieczyszczenia w powietrzu atmosferycznym z jego możliwością oddziaływania w wyniku depozycji.

30 Kontakt dr Urszula Zielonka mgr inż. Bartosz Nowak Zespół Badań Atmosfery Zakład Ochrony Środowiska tel. (- 32) w. 258, zielonka@ietu.katowice.pl b.nowak@ietu.katowice.pl