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

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

Frakce vzdušného aerosolu

Koncentrace PM1 v Ústí nad Labem a Annaberg-Bucholzi

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

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

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)

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

diesel gasoline

Brown coal combustion home heating industry

cooking grilling

gas combustion wood combustion

plant abrassion garbage combustion

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 YES TCN TCN YES CHR CHR YES WOK WOK YES WPI WPI YES COE COE YES COC COC YES GRI GRI YES GAS GAS YES GBC GBC YES PLA PLA YES ROD ROD YES SMO SMO  T stat- poměr mezi počátečním příspěvkem zdroje a standardní odchylkou.  SCE / Std Err  Cílené hodnoty > 2

Parametry modelu CMB  % hmoty rozmezí 100± 20%.  R sq ( ) 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 UW AW US AS

Ústí-Annaberg winter

Ústí –Annaberg summer

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

Zdroje – emise OC a PM Hildemann 1991

Složeni frakce PM1 zima 2012 Ústí nad Labem a Annaberg

Složeni frakce PM1 léto 2013 Ústí nad Labem a Annaberg

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 YES WOK WOK YES WPI WPI YES COE COE YES COC COC YES GRI GRI YES GAS GAS YES PLA PLA YES ROD ROD YES SMO SMO CMB – Ústí nad Labem

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?

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

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

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?

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

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

Děkuji za pozornost