CHARAKTERYSTYKA DZIAŁALNOŚCI IPIŚ PAN UDZIAŁ IPIŚ PAN W REALIZACJI PROJEKTU KRZYSZTOF KLEJNOWSKI, WIOLETTA ROGULA-KOZŁOWSKA INSTYTUT PODSTAW INŻYNIERII ŚRODOWISKA PAN Konferencja w Ostrawie 20.10.2010 1
INSTYTUT PODSTAW INŻYNIERII ŚRODOWISKA Polskiej Akademii Nauk - jest najstarszą w Polsce placówką naukową prowadząca w sposób kompleksowy badania podstawowe i stosowane dotyczące inżynierii środowiska obejmujące zagadnienia techniczne, przyrodnicze, przestrzenne i prawno ekonomiczne. 41-819 Zabrze ul. M. Skłodowskiej-Curie 34 tel.: +48 32 271 64 81, +48 32 271 70 40 fax: +48 32 271 74 70 e-mail: kanc@ipis.zabrze.pl 2
Schemat organizacyjny Instytutu Podstaw Inżynierii Środowiska Polskiej Akademii Nauk w Zabrzu 3
Profesorowie 10 % Adiunkci, asystenci 21 % Inżynieryjno techniczni 33 % Obsługa administracja 26 % Struktura zatrudnienia Przychody z działalności Działalność statutowa - 45,3 % Projekty badawcze - 5,6 % Przychody z pozostałej działalności badawczej - 23,5%
AKTUALNE KIERUNKI BADAŃ IPIŚ PAN W zakresie ochrony powietrza: oznaczanie składu fizyko-chemicznego pierwotnych i wtórnych aerozoli dla potrzeb oceny ich oddziaływania na zdrowie i środowisko, określanie wpływu zanieczyszczenia powietrza na zmiany klimatu, oznaczanie ilości i składu zanieczyszczeń emitowanych z instalacji przemysłowych i energetycznych, ze szczególnym uwzględnieniem substancji niebezpiecznych, badania właściwości chemicznych i fizyko-chemicznych substancji emitowanych do powietrza, wyznaczanie wskaźników emisji.
AKTUALNE KIERUNKI BADAŃ IPIŚ PAN W zakresie ochrony wód: metody oczyszczania ścieków i uzdatnianie wód dla celów przemysłowych, badania nad odzyskiem substancji biogennych ze ścieków komunalnych i przemysłowych, możliwości wykorzystania kopalin (torfy, lignity, iły, bentonity, diatomity) i surowców odpadowych jako ekonomicznych i skutecznych sorbentów metali ciężkich i zanieczyszczeń organicznych w remediacji wód, ścieków oraz gleb.
AKTUALNE KIERUNKI BADAŃ IPIŚ PAN W zakresie ochrony powierzchni ziemi: badania właściwości fizyczno-chemicznych odpadów, określenie wpływu zanieczyszczeń punktowych i obszarowych, w tym składowisk odpadów na środowisko, możliwości unieszkodliwiania i odzysku odpadów z uwzględnieniem robót inżynierskich i rekultywacji, oceny odpadów górnictwa węglowego i innych stałych odpadów przemysłowych pod względem krótko- i długoterminowego oddziaływania na środowisko wraz z wytycznymi w zakresie ekologicznie bezpiecznego wykorzystania i składowania, zabezpieczenia środowiska przed ujemnym oddziaływaniem odpadów, opracowanie przyrodniczych i technicznych podstaw bezglebowej rekultywacji terenów poprzemysłowych
LABORATORIUM BADAWCZE Powietrze emisja badania akredytowane i Pobieranie próbek - metoda grawimetryczna. Natężenie przepływu gazów dla ciśnienia dynamicznego >10Pa. Stężenie i strumień masy pyłu. Zawartość BTEX. Stężenie i strumień masy benzenu, toluenu o,m,p-ksylenu i etylobenzenu - metoda chromatografii gazowej. Stężenie NO, NO 2, SO 2, CO, CO 2, O 2 i strumień masy NO, NO 2, SO 2, CO,CO 2 - metoda absorpcji promieniowania IR. Badania składu ziarnowego pyłu.
WYPOSAŻENIE DO BADAŃ INSTYTUT posiada nowoczesną aparaturę badawczą: chromatografy gazowe, cieczowe i jonowe, spektrometry ED-XRF, FTIR, ICP-MS, FAAS GC-MS) oraz specjalistyczną aparaturę do pobierania i badań składu fizykochemicznego pyłów i aerozoli mobilne laboratoria do badań in situ emisji i imisji.
Projekty europejskie realizowane przez IPIŚ PAN Screening and Monitoring of anthropogenic pollution over Central Europe by using magnetic proxies (MAGPROX, 2000-2003), Integrated Soil and Water Protection: Risk from Diffuse Pollution (SOWA, 2002-2004), Safe Management of Mining Waste and Waste Facilities (2007-2008) within the EU 6th Framework Program, Environmental Enterprise Service Provider project (2005-2006). 10
BADANIA ZANIECZYSZCZEŃ POWIETRZA - IMISJA TEMAT: Zanieczyszczenie powietrza pyłem w aglomeracjach miejskoprzemysłowych (2005-2010) Zadania: Ocena poziomu i charakterystyka zmienności stężenia PM2,5 oraz zbadanie jego udziału w zanieczyszczeniu powietrza pyłem zawieszonym. Ocena poziomu i charakterystyka zmienności stężenia PM1 oraz zbadanie jego udziału w zanieczyszczeniu powietrza pyłem respirabilnym. Właściwości pyłu ze źródeł komunikacyjnych badania stężenia pyłu i jego składników ze źródeł komunikacyjnych. Opracowanie i wdrożenie metodyki oznaczania zanieczyszczeń w pyle PM2,5 z wykorzystaniem techniki ED-XRF.
BADANIA ZANIECZYSZCZEŃ POWIETRZA - EMISJA TEMAT: Badanie emisji wybranych toksycznych substancji zanieczyszczających powietrze, (2008-2010). Zadania: Właściwości pyłów emitowanych z wybranych procesów przemysłowych, w tym: właściwości pyłów emitowanych z instalacji w przemyśle koksowniczym, właściwości pyłów emitowanych z instalacji w przemyśle metalurgicznym, właściwości pyłów emitowanych z instalacji w energetyce zawodowej.
PROJEKTY WŁASNE MNiSW I PROJEKTY CELOWE Dystrybucja wybranych form węgla organicznego (OC) i pierwiastkowego (EC) w powietrzu województwa śląskiego w obszarach charakteryzujących się zróżnicowaną strukturą emisji pyłu - praca w toku. Badania wpływu ruchu drogowego na skład fizykochemiczny oraz udział nanocząstek w aerozolu atmosferycznym praca w toku. Specjacja rtęci atmosferycznej w obszarach miejsko-przemysłowych. Zastosowanie absorpcyjnej spektrometrii atomowej ze wzbudzeniem w piecu grafitowym do oznaczania pierwiastków śladowych w drobnych frakcjach ziarnowych pyłu zanieczyszczającego powietrze. Właściwości pyłu respirabilnego emitowanego z wybranych instalacji. Charakterystyka emisji pyłowych i gazowych substancji zanieczyszczających przy spalaniu węgla w paleniskach fluidalnych.
BADANIA ZANIECZYSZCZEŃ POWIETRZA Indeks zanieczyszczenia powietrza aerozolem pyłowym i jego gazowymi prekursorami. Występowanie rtęci w pyle zawieszonym i opadającym oraz analiza czynników decydujących o dystrybucji rtęci atmosferycznej. Charakterystyka czynników wpływających na poziom stężeń i skład chemiczny wybranych frakcji pyłu zawieszonego w aspekcie środowiskowego ryzyka zdrowotnego mieszkańców aglomeracji miejsko-przemysłowych - COST/87/2006.
BADANIA ZANIECZYSZCZEŃ POWIETRZA W ramach sieci Środowisko i Zdrowie: Aerozole a zagrożenia zdrowia chorobami układu sercowo naczyniowego i oddechowego. Środowiskowe zagrożenia zdrowia dzieci. Czynniki środowiskowe a endemie raka płuca. Dla potrzeb administracji i przemysłu: Monitoring pyłu PM2,5 i benzenu w Zabrzu. Zanieczyszczenie powietrza w obrębie woj. śląskiego w świetle wymogów UE ocena wstępna z określeniem kierunków modernizacji systemu monitoringu. Wykonanie terenowych badań porównawczych oraz opracowanie procedur kontroli jakości dla pomiarów pyłu PM10
stężenie [µg/m 3 ] ZMIANY STĘŻEŃ PYŁU PM2,5 W LATACH 2001-2009 W ZABRZU 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 stężenie średnioroczne stężenie średnie w sezonie zimowym stężenie średnie w sezonie letnim dopuszczalne stężenie średnioroczne* * dopuszczalne stężenie średnioroczne pyłu PM2,5 wg Dyrektywy P e i Rady w sprawie jakości powietrza i czystszego powietrza dla Europy. Dz. U. UE nr L 152 z dnia 11.06.2008 r.
INDEKS JAKOŚCI POWIETRZA DLA PM2,5 W ZABRZU PORÓWNANIE LAT 2001-2009 (% CZASU) 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 CAŁY ROK SEZON ZIMOWY SEZON LETNI 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% dobra jakość powietrza umiarkowana jakość powietrza warunki niezdrowe dla grup wrażliwych warunki niezdrowe warunki bardzo niezdrowe warunki niebezpieczne
stężenie [µg/m 3 ] 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 ŚREDNIE MIESIĘCZNE STĘŻENIA SADZY I PYŁU PM2,5 W ZABRZU W 2009 R. lut-09 mar-09 kwi-09 sie-09 wrz-09 paź-09 lis-09 gru-09 sadza pył PM2,5
Sezon zimowy, dni robocze ŚREDNI SKŁAD CHEMICZNY PYŁU DROBNEGO (PM2,5) W SEZONIE ZIMOWYM. masa nieoznaczona 29,34% OC 11,27% Pozostałe pierwiastki: Ag, As, Au, Ba, Br, Cd, Cr, Cs, Cu, Ga, Ge, I, Mn, Mo, Ni, Pd, Rb, Rh, Sb, Se, Sn, Sr, Te, W, Y 0,22% EC 30,98% Pierwiastki krustalne: Al, Ca, Fe, Si, Ti 1,37% Pb 0,10% Zn 0,35% K 0,66% Cl 3,17% P 0,52% SO42-12,12% NO3-5,58% F- 0,21% Mg2+ 0,13% NH4+ 3,43% Na+ 0,56%
ŚREDNI SKŁAD CHEMICZNY PYŁU DROBNEGO (PM2,5) Sezon letni, dni robocze W SEZONIE LETNIM Cl 0,26% Pierwiastki krustalne: Al, Ca, Fe, Si, Ti 5,38% Zn 0,41% Pb 0,15% Pozostałe pierwiastki: Ag, As, Au, Ba, Br, Cd, Cr, Cs, Cu, Ga, Ge, I, Mn, Mo, Ni, Pd, Rb, Rh, Sb, Se, Sn, Sr, Te, W, Y 0,31% masa nieoznaczona 2,27% OC 24,85% K 1,00% P 0,97% SO42-19,07% NO3-2,44% F- 0,29% Na+ 1,30% EC 38,25% Mg2+ 0,00% NH4+ 3,06%
stężenie [mg/m 3 ] WYNIKI BADAŃ STĘŻENIA BENZENU W Zabrzu (2001-2009) 10 8 6 4 2 0 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
28-11-07 11-12-07 09-01-08 20-02-08 17-03-08 04-04-08 07-05-08 04-06-08 21-07-08 25-07-08 20-08-08 27-08-08 03-09-08 01-10-08 13-10-08 17-11-08 26-11-08 29-12-08 21-01-09 28-01-09 18-02-09 04-03-09 25-03-09 08-04-09 20-04-09 06-05-09 03-06-09 10-06-09 08-07-09 05-08-09 17-08-09 09-09-09 28-09-09 21-10-09 POMIARY STĘŻENIA RTĘCI W ZABRZU stanowisko komunikacyjne (PSP) 28-11-07 11-12-07 09-01-08 20-02-08 12-03-08 19-03-08 21-04-08 07-05-08 04-06-08 23-07-08 04-08-08 25-08-08 03-09-08 17-09-08 01-10-08 13-10-08 19-11-08 08-12-08 05-01-09 19-01-09 02-02-09 18-02-09 11-03-09 01-04-09 20-04-09 06-05-09 25-05-09 17-06-09 24-06-09 08-07-09 29-07-09 10-08-09 19-08-09 16-09-09 05-10-09 14-10-09 26-10-09 02-11-09 stanowisko tła miejskiego (IPIŚ PAN) stężenie TGM, ng m -3 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Zabrze PSP stężenie TGM, ng m -3 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Zabrze IPIŚ Średnie stężenie rtęci gazowej w Zabrzu, w latach 2008-2009 wynosiło na stanowisku PSP 3,1 ng/m 3, a na stanowisku IPIŚ PAN 3,2 ng/m 3, tj. na poziomie zbliżonym do innych miast Aglomeracji Górnośląskiej.
ROZBUDOWA ZAPLECZA DO AUTOMATYCZNYCH I MANUALNYCH POMIARÓW STĘŻENIA ATMOSFERYCZNEJ RTĘCI stacjonarny system do automatycznej specjacji Hg (Tekran, Kanada) mobilny system do automatycznych pomiarów Hg o rozdzielczości 1 min. (Lumex, Rosja-USA) laboratoryjny analizator Hg do próbek stałych, ciekłych i gazowych (Nippon, Japonia)
ROZBUDOWA ZAPLECZA DO BADAŃ AEROZOLI ANALIZATOR WĘGLA ORGANICZNEGO I ELEMENTARNEGO W AEROZOLACH 1. Minimalna oznaczana wielkość całkowitego węgla organicznego (OC) - 0,1μgC 2. Minimalna oznaczana wielkość całkowitego węgla pierwiastkowego (EC) - 0,1μgC 3. Maksymalne tło przyrządu - 0,1μgC (normalnie <0.01 0,05 μgc)
Aktualnie prowadzone projekty badawcze W ramach Projektu: KLIMAT Wpływ zmian klimatu na środowisko, gospodarkę i społeczeństwo Stan zanieczyszczenia powietrza w Polsce i jego wpływ na jakość życia możliwości ograniczenia skutków W ramach PMS (GIOŚ): Sprawdzenie i kalibracja systemów pomiarowych w sieciach monitoringu powietrza zanieczyszczenia gazowe faza II Wykonanie terenowych badań porównawczych dla pomiarów pyłu PM10 i PM2,5 Analiza stanu zanieczyszczenia powietrza pyłem PM10 i PM2,5 z uwzględnieniem składu chemicznego pyłu oraz wpływu źródeł naturalnych W ramach INTERREG: System informacji o jakości powietrza w obszarze Pogranicza Polski Czeskiego w rejonie Śląska i Moraw
UDZIAŁ IPIŚ W ZADANIACH REALIZOWANYCH W PROJEKCIE Identyfikacja problemów jakości powietrza w badanym obszarze - Przygotowanie przestrzennych danych cyfrowych Inwentaryzacja i charakterystyka źródeł zanieczyszczeń Wdrożenie modelu rozprzestrzeniania zanieczyszczeń ADMOSS: Realizacja wspólnych pomiarów zanieczyszczeń powietrza KORDYNACJA PO STRONIE POLSKIEJ Ocena transgranicznego transportu zanieczyszczeń Wdrożenie systemu informacji o zanieczyszczeniu powietrza 26
Obszar analizy prowadzonej przez: IPIŚ PAN IDENTYFIKACJA PROBLEMÓW JAKOŚCI POWIETRZA W BADANYM OBSZARZE Powiat raciborski Powiat rybnicki Powiat wodzisławski Powiat grodzki m. Jastrzębie-Zdrój Powiat grodzki miasto Rybnik Powiat grodzki miasto Żory Miasto Racibórz Miasto i gmina Kuźnia Raciborska Gmina Nędza Gmina Rudnik Gmina Pietrowice Wielkie Gmina i miasto Krzanowice Gmina Kornowac Gmina Krzyżanowice Miasto i gmina Czerwionka- Leszczyny Gmina Lyski Gmina Gaszowice Gmina Świerklany Gmina Jejkowice Miasto Wodzisław Śląski Miasto Pszów Miasto Rydułtowy Miasto Radlin Gmina Lubomia Gmina Marklowice Gmina Mszana Gmina Gorzyce Gmina Godów Miasto Jastrzębie-Zdrój Miasto Rybnik Miasto Żory 27
POMIARY IMISJI RACIBÓRZ Airpointer POMIAR: PM2,5 SO2 NOX, NO, NO2 VOC CO 28
POMIARY IMISJI MOBILNA STACJA POMIAROWA 29
ULTRAFINE PARTICLE MONITORS MODEL 3031 UFP pomiar: ciągły w czasie rzeczywistym nanocząstek w powietrzu atmosferycznym, z rejestracją 10 minutową zakres rozmiarów mierzonych cząstek: 20 1000 nm podzielonych na 6 kanałów zakres stężeń: 500-10 6 cząstek/cm 3 przy 20 nm, 50-10 6 cząstek/cm 3 przy 200 nm zasada działania: analizator mobilności elektrycznej (DMA) Rozdzielczość (rozmiar) Rozdzielczość czasowa Rozdaj detektora Warunki pracy 6 kanałów: 20-30 nm, 30-50 nm, 50-70 nm, 70-100 nm, 100-200 nm, > 200 nm 10 min (+ 1 min czas zerowania) Czuły elektrometr Temperatura: 10 40 C Wilgotność: 0 90%RH Ciśnienie: 90 110 kpa (0.89 1.09 atm.) Wilgotność aerozolu Wymiary Waga < 50%RH Model 3031: (HWD) 28 10 16 in. Model 3031-1: 30 17 17 in. 40 kg
stężenie [µg/m 3 ] liczebność cząstek [#/cm 3 ] Wyniki Pomiarów UFP 80 70 60 50 40 30 20 10 21 sierpień 2009 r. 18000 16000 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 0 godzina (UTC+2) 10xBC PM2.5 PM10 cząstki 20-1000 nm Liczebności cząstek poszczególnych frakcji oraz 1-godzinne stężenia sadzy, pyłu PM2.5 i PM10 w dniu 21 sierpnia 2009 r.
INWENTARYZACJA EMISJI Cel: zebranie danych o EMISJACH I PARAMETRACH TECHNICZNYCH emitorów: punktowych, liniowych i powierzchniowych w obszarze wsparcia i w rejonie domeny obliczeniowej modelu Źródła danych: -urzędy wydające pozwolenia na wprowadzanie pyłów lub gazów, -statystyka opłatowa, -raporty OOŚ, -program POP, -badania i pomiary wykonywane w ramach innych projektów w obszarze wsparcia, -ankiety, -wizje terenowe, -analizy GIS. 32
33