Zdroje aerosolu PM1 v Annaberg- Buchholzi a Ústí nad Labem Chemical mass balance model Jan Leníček, Jiří Skorkovský, Aleš Soukup Martin Kováč, Ivan Beneš.

Prezentace na téma: "Zdroje aerosolu PM1 v Annaberg- Buchholzi a Ústí nad Labem Chemical mass balance model Jan Leníček, Jiří Skorkovský, Aleš Soukup Martin Kováč, Ivan Beneš."— Transkript prezentace:

1 Zdroje aerosolu PM1 v Annaberg- Buchholzi a Ústí nad Labem Chemical mass balance model Jan Leníček, Jiří Skorkovský, Aleš Soukup Martin Kováč, Ivan Beneš

2 PM1 sampler  Digitel DHA-80  Hi-Vol sampler  Q and PUF filters  670 m3 in 24 hours  Ústí, Annaberg summer and witer periods in the years 2012 and 2013

3 Frakce vzdušného aerosolu

4 Koncentrace PM1 v Ústí nad Labem a Annaberg-Bucholzi 2012-2013

5 CMB Model  Matematický model sloužící k receptorovému modelování  Základní pomínky pro fungující model jsou:  Zahrnuje všechny významné emisní zdroje, přispívající k charakterizaci místa odběru- receptoru  Složení emisí je z různých zdrojů rozdílné  Sledované analyty spolu nereagují  Počet zdrojů je menší než počet analytů

6 CMB Model  c i = ∑ m j x ij  Chemical Mass Balance software EPA-CMB8.2  c i – koncentrace markeru i ve vzorku  x ij koncentrace markeru i v emisích ze zdroje j  m j – příspěvek k celkové hmotě PM ze zdroje j

7 Zdroje emisí PM1  Benzinové a dieselové motory (Schauer et al.1999, 2002)  Spalování hnědého uhlí-domácí topeniště (Leníček 2010)  Spalování hnědého uhlí-průmysl (Zhang 2008)  Spalování dřeva (Fine 2004)  Spalování plynu (Rogge 1993)  Abrase z rostlin (Rogge 1993a)  Kouření (Rogge 1994)  Grilování a smažení (Schauer 2001, Nolte 1999)  Vaření-evropské a čínské (Zhao 2007)  Spalování odpadků (Simoneit 2005)  Pouliční prach (Rogge 1993)

8 Organické markery použité při modelování  alifatické uhlovodíky C18-C33  triterpenické uhlovodíky - hopany  PAHs, oxo-PAHs  n-alkánové kyseliny (C14-C18)  1-palmitin, 1-stearin  cholesterol, sitosterol  levoglukosan, mannosan, galaktosan  trifenylbenzen, tereftalová kyselina  4-metylbenzoová kyselina  nikotin

9 diesel gasoline

10 Brown coal combustion home heating industry

11 cooking grilling

12 gas combustion wood combustion

13 plant abrassion garbage combustion

14 SOURCE CONTRIBUTION ESTIMATES: R SQUARE 0.81 % MASS 95.2 CHI SQUARE 2.83 DEGREES FREEDOM 35 SOURCE EST CODE NAME SCE(ng/mł) Std Err Tstat ---------------------------------------------------- YES TDT TDT 3.40436 1.28362 2.65214 YES TCN TCN 11.37742 2.20804 5.15272 YES CHR CHR 37.86057 4.62376 8.18827 YES WOK WOK 0.86863 2.88769 0.30080 YES WPI WPI 5.66115 2.52509 2.24196 YES COE COE 25.45385 15.10058 1.68562 YES COC COC 13.51077 4.69386 2.87839 YES GRI GRI 0.24984 0.06583 3.79502 YES GAS GAS 0.20926 0.27678 0.75604 YES GBC GBC 0.39792 0.14975 2.65727 YES PLA PLA 0.89700 1.46193 0.61358 YES ROD ROD 35.98770 16.59904 2.16806 YES SMO SMO 0.01488 0.00526 2.82734  T stat- poměr mezi počátečním příspěvkem zdroje a standardní odchylkou.  SCE / Std Err  Cílené hodnoty > 2

15 Parametry modelu CMB  % hmoty rozmezí 100± 20%.  R sq (0.8-1.0) slouží k posouzení odchylky v imisních koncentracích vyjádřených jako vypočtené koncentrace pomocí lineární regrese slouží k posouzení odchylky v imisních koncentracích vyjádřených jako vypočtené koncentrace pomocí lineární regrese  Chí sq (0-4.0) nejistota vypočtených koncentrací (suma mocnin rozdílů mezi vypočtenou a změřenou koncentrací) nejistota vypočtených koncentrací (suma mocnin rozdílů mezi vypočtenou a změřenou koncentrací) Locality % mass R sq Chí sq UW74.90.813.0 AW76.30.773.6 US84.30.783.5 AS94.30.813.0

16 Ústí-Annaberg winter

17 Ústí –Annaberg summer

18 Složení jemné frakce Sulfáty, nitráty, amonné ionty - IC analýza Kovy - ICP/MS analýza Elementární uhlík, organické látky – OC/EC analyzátor PM1 - gravimetricky

19 Zdroje – emise OC a PM Hildemann 1991

20 Složeni frakce PM1 zima 2012 Ústí nad Labem a Annaberg

21 Složeni frakce PM1 léto 2013 Ústí nad Labem a Annaberg

22 R SQUARE 0.41 % MASS 56.5 CHI SQUARE 9.89 DEGREES FREEDOM 38 SOURCE CONTRIBUTION ESTIMATES: SOURCE EST CODE NAME SCE(ng/mł) Std Err Tstat YES CHR CHR 4.26699 0.62467 6.83081 YES WOK WOK 3.64173 1.66318 2.18963 YES WPI WPI 1.33367 1.07098 1.24527 YES COE COE 15.81908 7.59345 2.08325 YES COC COC 1.99322 1.25811 1.58429 YES GRI GRI 0.29806 0.08885 3.35449 YES GAS GAS 0.07604 0.07807 0.97399 YES PLA PLA 3.02897 0.75225 4.02652 YES ROD ROD 12.84412 5.96542 2.15310 YES SMO SMO 0.01788 0.00632 2.82892 CMB – 17.6. 2013 Ústí nad Labem

23 Elementární a organický uhlík  Elementární uhlík vzniká při nedokonalém spalování fosilních paliv,  Následnou koagulací se na jeho povrchu hromadí další látky.  Poměr mezi elementárním a organicky vázaným uhlíkem lze použít k určení zdroje aerosolu.  OC/EC  Nízký poměr může souviset s dopravou-  4,2 benzínové motory  2,2 lehké a 0,8 těžké dieselové motory  Emise ze stacionárních zdrojů –  spalování dřeva 4,15  uhlí (hnědé uhlí 6,1, antracit 16,8, brikety 23,8)  OC/EC = 8.0  Sekundární organický aerosol?

24 Alifatická frakce  UCM- unresolved complex mixture – nerozdělené organické látky, převážně izomery rozvětvených nasycených, nenasycených uhlovodíků a cykloparafinů   NA-resolved hydrocarbons – především nasycené nerozvětvené alifatické uhlovodíky (n-alkany)  Poměr UCM/NA je parametr pro indikaci původu organického aerosolu  spalování hnědého uhlí < 3,  doprava cca 5  UCM/NA = 3.8

25 Alifatické uhlovodíky  Index CPI (carbon preference index) - podíl sumy lichých a sumy sudých uhlovodíků.  CPI = asi 1 - zdrojem spalné procesy- mobilní a stacionární zdroje.  CPI  1 – přírodní zdroje, především emise z rostlinných vosků, neboť obsahují téměř výhradně liché uhlovodíky C25 - C33.  CPI = 1.4  Indikován malý příspěvek z přírodních zdrojů

26 Homohopan index (i hh )  Z poměru koncentrací epimerů  i hh = c 31αS / c 31αS + c 31αR  lze určit stáří a druh paliva.  pro lignit je hodnota 0,05,  hnědé uhlí 0,09,  černé uhlí 0,20  ropné produkty 0,60  i hh = 0.22  Spalování černého uhlí?

27 CPAH/TPAH  Poměr koncentrací polycyklických aromatických uhlovodíků CPAH/TPAH je indikátorem, který umožní rozlišit stacionární a mobilní zdroje spalování  CPAH zahrnuje polycyklické aromatické uhlovodíky se 4 a více kondenzovanými jádry  TPAH je součtem koncentrací všech polycyklických aromatických uhlovodíků  Hodnoty 0,7 a vyšší jsou charakteristické pro stacionární zdroje  Poměry 0,24 – 0,35 ukazují na emise z mobilních zdrojů  CPAH / TPAH = 0.73  C (BaP) = 0.01 ng/m3  Indikace stacionárních zdrojů s účinným spalováním

28 Zpětné trajektorie- 18. červen 2013  Pravděpodobným významným zdrojem podílejícím se na složení aerosolu PM1 je:  -spalování černého uhlí  -přírodní zdroje  -sekundární organický aerosol

29 Děkuji za pozornost