Frakcje pyłu – techniki pomiarowe

    Skład frakcyjny emitowanego pyłu jest specyficzny dla źródła emisji. Zależy od ogółu zjawisk zachodzących w źródle, w szczególności od parametrów procesu, budowy źródła oraz stosowanych procesów oczyszczania odgazów. Wymienione cechy sprawiają, że przyjęcie charakterystyki wyznaczonej dla innego źródła jest bardzo ograniczone i musi zostać poprzedzone dogłębną analizą podobieństwa wszystkich czynników determinujących uziarnienie pyłu. Najmniejszym błędem jest obarczone przejęcie charakterystyki pyłu dla źródeł prostych, o podobnej budowie, niewyposażonych w urządzenia odpylające i pracujących na zbliżonych parametrach, np. kotłów o jednakowej mocy i budowie, zasilanych takim samym paliwem gazowym lub ciekłym, lub stanowisk spawalniczych wykorzystujących tę samą technikę spawania, parametry prądu spawalniczego, rodzaj spawanego materiału i materiału łączącego. W praktyce prawdopodobieństwo uzyskania tak znacznej zgodności jest bardzo małe. Z tego względu dla instalacji, z których emisja pyłu ma duże znacznie dla jakości powietrza, jeśli tylko jest to możliwe, zaleca się wykonanie pomiarów składu granulometrycznego emitowanych pyłów, mimo że obecne techniki pomiarowe stwarzają wiele trudności, a uzyskiwane wyniki w niektórych przypadkach mogą być obarczone znaczną niepewnością. Powszechnie wykorzystywane są następujące metody pomiarowe:

    • aspiracja pyłu i oznaczenie składu granulometrycznego metodą dyfrakcji laserowej,

    • aspiracja impaktorem kaskadowym,

    • separacji w cyklonach lub filtrach (w tym z kondensacją),

    • pomiar ilości i wielkości cząstek w podczerwieni (Infrared Particle Sizer).

    Dobór metody wyznaczenia składu frakcyjnego pyłu zależy od celu pomiaru:

    • pomiary udziału w pyle ogółem frakcji PM2,5 i PM10: dowolna z opisanych powyżej metod,

    • oznaczenia zawartości metali i ich związków w pyle zawieszonym PM10, dla których określono wartości odniesienia w rozporządzeniu Ministra Środowiska z dnia 26 stycznia 2010 r. w sprawie wartości odniesienia dla niektórych substancji w powietrzu (Dz.U. Nr 16, poz. 87):

    a) pomiary wymagające akredytacji: pobór frakcji PM10 i oznaczenie składu frakcji PM10 lub dla pyłów o jednorodnym składzie (brak znaczenia uziarnienia dla składu) oznaczenie metali i ich związków w pyle ogółem, oznaczenie udziału frakcji PM10 w pyle ogółem (dowolną metodą wg wymagań akredytacji) oraz przeliczenie wyników umożliwiające wiarygodne wskazanie zawartości metali i ich związków w pyle PM10,

    b) pomiary niewymagające akredytacji: zalecana metoda – separacja frakcji PM10 i oznaczenie w niej zawartości metali i ich związków,

    • oznaczenia udziału pyłu zawieszonego PM2,5 i PM10 w pyle ogółem oraz określenie ich składu lub zawartości we frakcjach wybranych związków chemicznych: metoda impaktora kaskadowego lub metoda separacji w cyklonach i na filtrach,

    • oznaczenie składu granulometrycznego w rozbiciu na wiele frakcji (składu pełnego): metoda dyfrakcji laserowej, analiza toru cząstek, metoda impaktora kaskadowego.

    Składy frakcyjne przedstawione w zakładkach poświęconych poszczególnym zbiorom danych (CEIDARDS, US EPA AP-42, Speciate, wyniki badań w Niemczech oraz badań Polskiej Akademii Nauk) zostały uzyskane z wykorzystaniem różnych metod, w tym najczęściej poprzez separację na cyklonach i filtrach, dyfrakcje laserową oraz metodę impaktora kaskadowego. Poniżej przedstawiono krótką charakterystykę poszczególnych metod.

    Dyfrakcja laserowa

    Pobór pyłu prowadzony jest najczęściej na standardowe sączki lub gilzy do pomiaru stężenia pyłu, z których jest on następnie „wymywany” do ośrodka dyspersyjnego z wykorzystaniem metody ultradźwiękowej, po czym poddawany jest oznaczeniu właściwemu na granulometrze laserowym. Metoda analityczna wykorzystuje zjawisko dyfrakcji optycznej światła monochromatycznego (ugięcia fali światła lasera), które zachodzi na granicy ośrodka nieprzepuszczalnego (cząstek stałych) i ośrodka przepuszczalnego (cieczy dyspersyjnej).

    Zaletą metody jest standardowy, prosty pobór pyłu oraz niski koszt oznaczenia. Jej głównymi wadami są natomiast ograniczenia w zakresie stosowania wynikające ze wzrostu niepewności dla pyłów o kształcie ziaren innych niż kuliste oraz trudności z doborem cieczy dyspersyjnej umożliwiającej utworzenie ośrodka optycznego. Przeważnie jako ciecz dyspersyjną wykorzystuje się wodę, alkohol etylowy lub alkohol izopropylowy. Nie jest zatem możliwe wykonanie oznaczenia dla wielu rodzajów substancji rozpuszczalnych w tych cieczach. Wątpliwości mogą również budzić wyniki analiz pyłów o znacznej wilgotności, krystalizujących po poborze podczas suszenia lub transportu próbki. Przeprowadzenie próbki pyłu przekrystalizowanego do ośrodka dyspersyjnego może prowadzić po uzyskania innego rozkładu ziaren niż pierwotny.

    Impaktor kaskadowy

    Jest to metoda bezpośredniego pomiaru składu frakcyjnego pyłu, w przeciwieństwie do metod nieselektywnego poboru pyłu i oznaczania granulometrii próbki pobranego pyłu ogółem. Zasada działania impaktora wykorzystuje różnicę sił bezwładności (zależnej od masy cząstek) i pozostałych sił oddziałujących na cząstki zawarte w gazie przepływającym przez poszczególne półki (stopnie) przyrządu. W zależności od budowy impaktora możliwe jest oznaczenie od 2 do 13 frakcji.

    Oprócz podstawowej zalety selektywnego poboru pyłu o różnym zakresie średnic ziaren, impaktory wyposażone w układ pomiaru ładunków cząstek umożliwiają uzyskanie orientacyjnego obrazu rozkładu uziarnienia on-line (w trakcie wykonywania pomiarów). Selektywne pobranie pyłu umożliwia wykonanie dodatkowych analiz w obrębie poszczególnych frakcji. Metodę pomiaru emisji z wykorzystaniem impaktora kaskadowego opisano w normie VDI 2066-5: 1994 Particulate matter measurement - Dust measurement in flowing gases; particle size selective measurement by impaction method – Cascade impactor.

    Poprawne przeprowadzenie pomiaru wymaga analizy parametrów fizycznych zapylonego gazu (temperatury, wilgotności) oraz własności pyłu (zawilgocenia, zawartości związków lotnych). Znaczenie ww. parametrów dla wyników pomiarów prowadzonych w zakresie charakterystycznym dla powietrza atmosferycznego (pomiary imisji) przedstawiono w pracy Równoważność metod pomiarowych on-line i odniesienia stosowanych do oznaczenia PM10, J. Gołębiewski, K. Szymańska, Ochrona powietrza w teorii i praktyce, PAN, Zabrze, 2012 dostępnej na stronie
    https://ipis.zabrze.pl/dokumenty/konferencje/2012/p.doc.

    Separacja w cyklonach i filtrach

    Separacja w cyklonach i filtrach umożliwia podział pyłu na kilka frakcji i jest stosowana w oznaczeniach emisji i stężeń pyłu na stanowiskach pracy. Metodą z tej grupy stosowaną przez U.S.EPA jest metoda 0020 SASS (source assessment sampling system), umożliwiająca wyodrębnienie z pyłu ogółem 4 frakcji z wykorzystaniem 3 cyklonów i filtra dokładnego. W standardowym układzie wyodrębniana jest frakcja PM1, PM3, PM10 oraz pył pozostały, stanowiący uzupełnienie zbioru do wartości pyłu ogółem. Filtracje prowadzi się również z wykorzystaniem filtrów PTFE. Odrębną grupę metod stanowią: EPA Method 5 oraz EPA Method 202 umożliwiające pobór pyłu całkowitego dającego się aspirować na filtrze oraz po kondensacji. Metody te opisano w zakładce Baza danych U.S. EPA.  Zasady i wyposażenie niezbędne do wykonywania pomiarów emisji ze źródeł stacjonarnych określono w metodzie EPA 201A: Methods for Measurement of Filterable PM10 nad PM2.5 and Measurement of Condensable PM Emissions From Stationary Sources, Final rule December 21, 2010.

    Metoda filtracji poprzedzona separacją wstępną została również uznana jako metoda referencyjna dla pomiarów zapylenia powietrza atmosferycznego przez EC Working Group on Guidance for the Demonstration of Equivalence w dokumencie Guide to the demonstration of equivalence of ambient air monitoring methods (01.2010).

    Pomiar ilości i wielkości cząstek w podczerwieni (Infrared Particle Sizer)

    Metoda polega na pomiarze zmian strumienia promieniowania podczerwonego w strefie pomiarowej - w świetle przechodzącym, w wiązce światła równoległego. Cząstki poruszające się w powietrzu lub cieczy w przestrzeni pomiarowej powodują w wyniku rozproszenia osłabienie strumienia świetlnego, który jest odbierany przez fotodiodę. Każdej cząstce odpowiada impuls elektryczny proporcjonalny do jej wielkości. Każde ziarno skanowane jest kilkanaście razy w czasie przelotu przez przestrzeń pomiarową (pomiar z częstością do 12 000 000 razy na sekundę).

    Zbiór cząstek jest pierwotnie mierzony z podziałem na 4096 klas wymiarowych i przekształcany - kalibrowany na 256 klas wymiarowych dostępnych dla użytkownika. Metoda pozwala na identyfikację wielkości cząstek oraz na ich precyzyjne zliczenie w całym zakresie pomiarowym. Analizatory są kalibrowane przy pomocy odpowiednich wzorców cząstek sferycznych lub dla cząstek o dowolnym kształcie według analizy sitowej.

    Dziedziny w jakich stosuje się metodę zliczania cząstek w podczerwieni przedstawiamy na stronie Pomiary metodą IPS

    Charakterystyka emisji pyłów

    Określając charakterystykę pyłu z poszczególnych źródeł należy pamiętać, że w części z nich może występować naturalna zmienność profilu granulacji, związana np. ze zmianami obciążenia źródła. Zmienność ta nie jest tak znaczna jak w przypadku zależności emisji od warunków procesu, niemniej jednak dla wielu źródeł obliczane wartości wynikowe, to jest ładunki pyłu z poszczególnych frakcji w danym okresie rozliczeniowym powinny tę zmienność uwzględniać. Wobec źródeł o znacznej zmienności przy wyznaczaniu współczynników emisji należy stosować ogólne zasady opisane w dziale Obliczenia emisji lub w dziale Opłaty w zakładce Opłaty na podstawie wyników pomiarów okresowych.

    Aktualności
    • 12
      kwiecień
      Miło nam potwierdzić termin szkolenia na dzień 4 czerwca br. Szkolenie w całości będzie poświęcone zmianie dyrektywy 2010/75/EU ws. emisji przemysłowych, tak zwanej dyrektywie IED 2.0. Szkolenie poprowadzi wyjątkowy wykładowca – pan Marcin Wiśniewski: ekspert, który brał udział w pracach nad rewizją dyrektywy (ekspert narodowy w Dyrekcji Generalnej ds. środowiska Komisji Europejskiej). Szczegółowe informacje o szkoleniu i zmianie dyrektywy o emisjach przemysłowych na stronie: www.wszystkooemisjach.pl/543
    • 02
      kwiecień
      Wkrótce w Dzienniku Urzędowym Unii Europejskiej zostanie opublikowana znowelizowana dyrektywa 2010/75/EU ws. emisji przemysłowych, tak zwana dyrektywa IED 2.0. Wprowadza ona wiele nowych obowiązków administracyjnych i sprawozdawczych oraz fundamentalne zmiany w uzgadnianiu warunków pozwoleń zintegrowanych, które odbiją się na wymaganiach i funkcjonowaniu wszystkich branż objętych obecnie pozwoleniami zintegrowanymi, np. w zakresie: - ustalania w pozwoleniach dopuszczalnych wielkości emisji na podstawie analiz wskazujących najniższą osiągalną wartość z przedziału BAT-AELs, - zwiększenia udziału społeczeństwa, - wiążącego charteru niektórych poziomów przygotowania środowiskowego BAT-AEPLs, - planów transformacji wskazujących ścieżkę osiągnięcia przez instalację neutralności klimatycznej, wdrożenia gospodarki w obiegu zamkniętym i eliminacji/ograniczenia emisji. Szczegółowy opis zmian dyrektywy 2010/75/EU zamieściliśmy na stronie www.wszystkooemisjach.pl/543, która jest jednocześnie stroną szkolenia zaplanowanego na 4 czerwca 2024 r.
    • 27
      marzec
      2 kwietnia br. wchodzi z życie rozporządzenie Ministra Klimatu i Środowiska z dnia 8 marca 2024 r. w sprawie weryfikacji dotrzymywania wielkości dopuszczalnej emisji z uwzględnieniem niepewności pomiarowej (Dz.U. poz. 400). Rozporządzenie uzupełnia i rozbudowuje dotychczasowy system oceny wyników pomiarów poprzez odejmowanie niepewności pomiarowych, oparty na zapisach art. 204a ustawy Prawo ochrony środowiska oraz rozporządzenia w sprawie wymagań w zakresie prowadzenia pomiarów wielkości emisji (t.j. Dz.U. 2023 poz. 1706). Zmiany obejmują, m.in. określenie maksymalnej wartości niepewności pomiarowej dla pojedynczego wyniku pomiaru dla amoniaku i rtęci, oraz wprowadzenie dla substancji niewymienionych w załączniku do rozp. ogólnej zasady ustalania wartości niepewności pomiarowej dla pojedynczego wyniku pomiaru w uzgodnieniu z organem właściwym do wydania pozwolenia zintegrowanego, na poziomie nie wyższym niż 40 % wielkości dopuszczalnej emisji. Część zapisów nowego rozporządzenia jest tożsama z wymaganiami rozporządzenia w sprawie standardów emisyjnych dla niektórych rodzajów instalacji, źródeł spalania paliw oraz urządzeń spalania lub współspalania odpadów (Dz.U. 2020 poz. 1860), np. w zakresie czasu trwania zakłóceń, w trakcie których nie uwzględnia się w ocenie odnotowywanych wyników pomiarów.
    NEWSLETTER:
    Jeśli chcesz otrzymywać powiadomienia o nowych artykułach zapisz się
     
    Zmiana zasad pozwoleń zintegrowanych / zmiana dyrektywy w sprawie emisji przemysłowych IED
    Katalizatory do redukcji LZO - Katalizator Grupa PONER
    Operat FB

    Zmiana zasad Pozwoleń Zintegrowanych - Dyrektywa IED 2.0 - szkolenie 4 czerwca 2024

    Zobacz komunikaty JRC/ IPPC Bureau / US EPA / EEA / NIK / ETO / GDOŚ / GIOŚ / WIOŚ / IOŚ / MKiŚ:

    EPA [sprawiedliwość środowiskowa] and DEC Launch Statewide Environmental Justice Listening Tour (05.04.2024)

    IOŚ-PIB: II spotkanie użytkowników serwisu Monitoringu Atmosfery Copernicus Polska (05.04.2024)

    U.S. EPA [przeciwdziałanie pożarom lasów] Pacific Northwest federal, state agencies to collaborate on prescribed fire, smoke management to confront wildfire crisis (05.04.2024)

    EPA [dyfuzja chlorowanych LZO z gruntu do budynków] iProposes Plan to Address Contamination in Buildings at the Meeker Avenue Plume Superfund Site in Brooklyn (05.04.2024)

    KOBiZE: Mechanizm CBAM - sprawozdanie CBAM za pierwszy kwartał 2024 roku oraz Rejestr przejściowy CBAM i wytyczne w języku polskim (04.04.2024)

    U.S. EPA [20 000 000 000 $ na mobilizację prywatnego kapitału i dostarczanie rozwiązań w zakresie czystej energii i klimatu] Biden-Harris Administration Announces $20 Billion in Grants to Mobilize Private Capital and Deliver Clean Energy and Climate Solutions to Communities Across America (04.04.2024)

    WIOŚ w Warszawie: pożar hali magazynowej – zakończenie sprawy ze względu na brak  zagrożeń dla środowiska (29.03.2024)

    U.S. EPA [transport] Biden-Harris Administration Finalizes Strongest Ever Greenhouse Gas Standards for Heavy-Duty Vehicles to Protect Public Health and Address the Climate Crisis While Keeping the American Economy Moving (29.03.2024)

    NIK: kontrola terminów rozpatrywania spraw przez marszałków – na przykładzie postępowań dla wybranych spalarni odpadów (27.03.2024)

    EEA: Change in energy consumption of EU Member States between 2005 and 2022 (26.03.2024)

    EPA [postój autobusów z włączonym silnikiem] enforcement action leads to settlement with school bus transportation company for alleged Clean Air Act violations (26.03.2024)

    NIK: Miasta nadal przegrywają walkę ze spalinami (25.03.2024)

    EEA: Share of energy from renewable sources, by country (25.03.2024)

    EPA [PFAS narażenie poprzez powietrze] issues PFAS test order as part of National Testing Strategy (25.03.2024)

    EEA: Progress towards renewable energy source targets for EU-27 (21.03.2024)

    MKiŚ: Informacje o zmianach w Centralnym Rejestrze Operatorów – CRO (22.03.2024)

    EPA [HFC] reaches settlement with Resonac America for illegal import of super climate pollutant at Port of Los Angeles (21.03.2024)

    U.S. EPA: New Toxics Release Inventory Data Reported (21.03.2024)

    U.S. EPA: Toxic chemical releases have declined 21% in 10 years according to new Toxics Release Inventory data (21.03.2024)

    IPPC Bureau: Europejskie Centrum Innowacji ds. Transformacji Przemysłowej i Emisji INCITE – kluczowy element nowej dyrektywy w sprawie emisji przemysłowych IED 2.0 (20.03.2024)

    KOBiZE: Konsultacje społeczne projektu rozporządzenia UE dotyczącego weryfikacji danych i akredytacji weryfikatorów w ramach EU ETS (20.03.2024)

    U.S. EPA [transport] Biden-Harris Administration finalizes strongest-ever pollution standards for cars that position U.S. companies and workers to lead the clean vehicle future, protect public health, address the climate crisis, save drivers money (20.03.2024)

    EPA [metan] celebrates 20 years of methane reduction accomplishments at the Global Methane Forum (19.03.2024)

    EEA: Average CO₂ emissions of pools of car manufacturers (18.03.2024)

    EEA: Average CO₂ emissions from new passenger cars and future targets (18.03.2024)

    EEA: Average CO₂ emissions from new vans and future targets (18.03.2024)

    EEA: Average CO₂ emissions and targets of pools of van manufacturers (18.03.2024)

    EEA: Assessing and addressing Europe’s climate risks (15.03.2024)

    EPA [bezwodny amoniak] Settles Chemical Accident Prevention Case in New Bedford (15.03.2024)

    EPA [tlenek etylenu] announces final rule to slash toxic emissions of ethylene oxide and reduce cancer risk (14.03.2024)

    EPA [program rozwoju czujników na bazie dwusiarczku molibdenu MoS2 do wykrywania PFAS w powietrzu] awards nearly $1.2M to student teams for innovative solutions to environmental and public health challenges (14.03.2024)

    EPA [przeładunek benzyn] finalizes commonsense standards to limit air toxic pollution at gasoline distribution facilities (14.03.2024)

    IOŚ-PIB: Zielona transformacja w praktyce –  demonstracja i upowszechnianie korzyści płynących z produkcji biogazu…” (13.03.2024)

    EPA [azbest] takes action against two Rhode Island companies for Clean Air Act Asbestos violations (13.03.2024)

    JRC: Climate-related financial risks are a major challenge (12.03.2024)

    IOŚ-PIB zrealizuje pierwszy w kraju regionalny plan adaptacji do zmian klimatu (11.03.2024)

    EEA: European Climate Risk Assessment (11.03.2024)

    Zobacz bieżące artykuły w Atmospheric Environment:

    Sensitivity of air quality to vehicle ammonia emissions in the United States

    High spatio-temporal resolution predictions of PM2.5 using low-cost sensor data

    Performance evaluation of four sampling techniques and source apportionment for the atmospheric deposition fluxes of polycyclic aromatic hydrocarbons

    Zobacz EUR-Lex:

    Rozporządzenie delegowane Komisji UE 2024/873 z dnia 30 stycznia 2024 r. zmieniające rozporządzenie delegowane  2019/331 w odniesieniu do przejściowych zasad dotyczących zharmonizowanego przydziału bezpłatnych uprawnień do emisji w całej Unii (04.04.2024)

    Zalecenie Rady z dnia 25 marca 2024 r. w sprawie kontynuowania skoordynowanych środków zmniejszających zapotrzebowanie na gaz (27.03.2024)

    Opinia Europejskiego Komitetu Ekonomiczno-Społecznego „Kształtowanie nowej europejskiej strategii na rzecz rynku wewnętrznego: uwzględnić wyzwania w zakresie konkurencyjności i technologii oraz wyzwania społeczne i ekologiczne dla naszych przedsiębiorstw” (26.03.2024)

    Opinia Europejskiego Komitetu Ekonomiczno-Społecznego „Wspólny komunikat do Parlamentu Europejskiego i Rady – Nowe perspektywy dotyczące związku między klimatem a bezpieczeństwem: uwzględnianie wpływu zmiany klimatu i degradacji środowiska na pokój, bezpieczeństwo i obronę” (26.03.2024)

    Poprawki przyjęte przez Parlament Europejski w dniu 13 września 2023 r. w sprawie wniosku dotyczącego dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady w sprawie jakości powietrza i czystszego powietrza dla Europy (22.03.2024)

    Sprostowanie do dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2023/959 z dnia 10 maja 2023 r. zmieniającej dyrektywę 2003/87/WE ustanawiającą system handlu przydziałami emisji gazów cieplarnianych w Unii oraz decyzję (UE) 2015/1814 w sprawie ustanowienia i funkcjonowania rezerwy stabilności rynkowej dla unijnego systemu handlu uprawnieniami do emisji gazów cieplarnianych (22.03.3034)

    Decyzja wykonawcza Komisji (UE) 2024/861 z dnia 15 marca 2024 r. w sprawie uznania sprawozdania zawierającego informacje o typowym poziomie emisji gazów cieplarnianych pochodzących z uprawy rzepaku w Kanadzie na podstawie art. 31 ust. 3 i 4 dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2018/2001 (19.03.2024)

    Opinia Europejskiego Komitetu Regionów – Europejski Zielony Ład a zdrowie (18.03.2024)

    Opinia Europejskiego Komitetu Regionów – W kierunku zintegrowanego podejścia politycznego UE wspierającego innowacje ukierunkowane na konkretny obszar z myślą o transformacji ekologicznej i cyfrowej (18.03.2024)

    Opinia Europejskiego Komitetu Regionów – Ekologizacja transportu towarowego (18.03.2024)

    Zalecenie Komisji (UE) 2024/608 z dnia 18 grudnia 2023 r. w sprawie spójności środków przyjętych przez Polskę z unijnym celem neutralności klimatycznej i z zapewnianiem postępów w zakresie przystosowania się do zmiany klimatu (07.03.2024)