Inteligentny system pomiarów stężenia zanieczyszczeń powietrza jako narzędzie wspomagania zarządzania ochroną powietrza atmosferycznego.

Transkrypt

1 Raport z realizacji projektu badawczo-rozwojowego Inteligentny system pomiarów stężenia zanieczyszczeń powietrza jako narzędzie wspomagania zarządzania ochroną powietrza atmosferycznego Nr R , w roku 2009 Zadanie 7 Badanie rozkładów pyłu zawieszonego i/lub aerozolu (3 nanometrów - 10 mikrometrów) z uwzględnieniem korelacji różnych frakcji pyłu i/lub aerozoli z parametrami meteorologicznymi Wykonawcy: M. Sowiński, M. Kowalski, M. Kośla, M. Kubicki, M. Lasiewicz, M. Laskus, M. Matul, S. Mikołajewski, H. Trzaskowska, J. Wojtkowska Rozmieszczenie punktów pomiarowych pyłu zawieszonego i parametrów meteorologicznych 1 - Świerk IPJ tło regionalne 2 Otwock PPSP tło miejskie 3 Świder IGF PAN tło miejskie 2 1

2 Aspirator DS-AS IPJ typu PNS6D15/MVS6D, dostarczony przez Atmoservice, w obudowie oraz stacja meteo IPJ, dostarczona przez METEO-SERWIS 3 Aspirator DS-AS IPJ typu PNS6D15/MVS6D, dostarczony przez Atmoservice, w otwartej obudowie 4 2

3 Stanowisko wagi precyzyjnej Mettler Toledo w IPJ. Waga wykorzystywana jest do ważenia filtrów powietrza napylonych z użyciem pobornika Atmoservice PNS6D15/MVS6D. Na zdjęciu czyste filtry, przygotowane do zważenia, przed napyleniem 5 Waga precyzyjna Mettler Toledo w IPJ. 6 3

4 Tabela 1. Podsumowanie wyników pomiarów 7 Tabela 2. Podsumowanie wyników pomiarów 8 4

5 9 10 5

6

7

8

9 17 Porównanie pomiarów stosowanych mierników Mierniki DS-AS i WSSE pracują w cyklu dobowym a miernik AMIZ w cyklu trzygodzinnym. W miernikach tych używane są różne materiały filtracyjne (WSSE filtr Petrianowa, DS-AS filtr kwarcowy dla PM10 i teflonowy dla PM2,5). Ponadto miernik WSSE nie jest podgrzewany. W mierniku DS-AS pobornik i zmieniacz posiadają wymuszoną wentylację w przypadku wzrostu temperatury wewnętrznej powyżej 30 C oraz ogrzewanie w przypadku obniżenia temperatury wewnętrznej poniżej +10 C. Ważenie próbek odbywa się po wysuszeniu filtrów. Miernik AMIZ umieszczony jest w klimatyzowanym kontenerze ale nie jest podgrzewany. Jako filtr używana jest taśma z włókna szklanego. Pomiary odbywają się na bieżąco bez suszenia filtru. Rys. 15, 16 i 17 przedstawiają wzajemne relacje wyników pomiarów PM10 i PM2,5 dla mierników DS-AS, WSSE i AMIZ. Z rys. 15 wynika, że mierniki WSSE i DS-AS dają zbliżone wartości PM10 dla średnich miesięcznych, jednak z dużym rozrzutem. Z rys. 16 wynika, że miernik AMIZ daje wyższe wartości PM10 niż WSSE dla średnich dobowych w maju 2009 r. Z rys. 17 wynika, że miernik AMIZ daje wyższe wartości PM2,5 niż DS-AS dla średnich dobowych w maju 2009 r. 18 9

10 Porównanie pomiarów stosowanych mierników Przypuszczalnie, istotny wpływ na różnice wyników pomiarów mają wilgotność i temperatura powietrza w warunkach sprzyjających kondensacji pary na cząstkach pyłu. W ogrzewanym mierniku DS-AS wilgoć skondensowana na cząstkach pyłu paruje przed osadzeniem na filtrze, wobec czego mniejsze cząstki nie są zatrzymywane. Zatem na filtrze osadza się mniejsza masa pyłu. Suszenie przed ważeniem dodatkowo usuwa wszelką wilgoć z filtru. W mierniku WSSE, który nie jest ogrzewany, osadzają się na filtrze drobne cząstki pyłu ze skroploną na ich powierzchni parą, mające wskutek tego większe rozmiary. Późniejsze suszenie przed ważeniem usuwa jedynie wilgoć a nie te cząstki. To może być przyczyną wyższych mierzonych mas pyłu. W mierniku AMIZ, który nie jest wewnętrznie podgrzewany, podobnie jak w mierniku WSSE, osadzają się na filtrze cząstki otoczone skroploną parą. Ponieważ filtr nie jest suszony przed pomiarem pomiary wykonywane są na bieżąco do masy pyłu dodaje się masa wody

11

12

13

14 27 Korelacje z parametrami meteorologicznymi Na podstawie wykresów zależności średnich dobowych stężeń pyłu zawieszonego PM10 i PM2,5 od temperatury i wilgotności trudno jest ogarnąć charakter wzajemnych zależności. Dla pomiarów PM10 wykonanych przyrządem DS-AS IPJ w styczniu 2009 r. (rys. 20 i 21) i PM2,5 wykonanych w maju (rys. 22) brak wyraźnej zależności stężenia zapylenia od temperatury. Podobnie jest dla PM10 mierzonego w maju przez AMIZ (rys. 24). Również na rys. 26 brak widocznej zależności stężenia PM10 od temperatury, natomiast na rys. 23, 25 i 27 widoczna jest dość wyraźnie zależność PM2,5 lub PM10 od wilgotności (mierniki DS- AS IPJ, AMIZ i WSSE). Dlatego do analizy wpływu parametrów meteorologicznych wskazane jest stosowanie metod statystycznych, np. sieci neuronowych. Można je wykorzystać do predykcji zapylenia

15 Podsumowanie i wnioski Stworzone zostały podstawy do zorganizowania Laboratorium Pomiarów Środowiskowych (manualnych i automatycznych) w IPJ w Świerku, zgodnie z Projektem: punkt 4, str. 32 i punkt 8, str. 33. Głównymi elementami są: Aparatura pomiarowa (miernik grawimetryczny PM10 lub PM2,5) Pokój wagowy Testowa wersja predyktora. Zgromadzono obszerny materiał pomiarowy wyniki pomiarów PM10, PM2,5 i parametrów meteorologicznych posłużą do dalszych analiz. Obecnie IPJ występuje do Urzędu Marszałkowskiego o przyznanie środków z Funduszu Regionalnego Programu Operacyjnego na modernizację laboratorium i rozszerzenie programu badawczego. Będzie ona obejmowała zakup dodatkowej aparatury pomiarowej, budowę stacji mobilnej, rozszerzenie pomiarów o kategorię pyłu PM1 i udoskonalenie predyktora. 29 Raport z realizacji projektu badawczo-rozwojowego Inteligentny system pomiarów stężenia zanieczyszczeń powietrza jako narzędzie wspomagania zarządzania ochroną powietrza atmosferycznego Nr R , w roku 2009 Zadanie 7 Badanie rozkładów pyłu zawieszonego i/lub aerozolu (3 nanometrów - 10 mikrometrów) z uwzględnieniem korelacji różnych frakcji pyłu i/lub aerozoli z parametrami meteorologicznymi Koniec prezentacji 15