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
    • 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.
    • 25
      marzec
      Na stronie Biura IPPC zapowiedziano inaugurację INCITE – Europejskiego Centrum Innowacji ds. Transformacji Przemysłowej i Emisji, do którego utworzenia zobowiązuje zmiana Dyrektywy w sprawie emisji przemysłowych, tak zwana dyrektywa IED 2.0, która niebawem zostanie przyjęta. Zadaniem Centrum będzie zbieranie i ocena informacji o pojawiających się na świecie innowacyjnych technikach minimalizacji zanieczyszczeń, dekarbonizacji, efektywnego gospodarowania zasobami i gospodarki o obiegu zamkniętym – istotnych dla działań, które będą podejmowane w wyniku zmiany dyrektywy 2010/75/UE ws. emisji przemysłowych. Według Biura IPPC Centrum INCITE ma się stać centralnym punktem odniesienia Unii w zakresie identyfikacji i oceny efektywności środowiskowej najnowocześniejszych technologii przemysłowych oraz platformą współpracy przemysłu, dostawców technologii, państw członkowskich, instytucji finansowych, inwestorów, społeczeństwa i środowisk akademickich, wespół z Komisją Europejską. Inauguracja tego kluczowego elementu nowej dyrektywy w sprawie emisji przemysłowych odbędzie się 21 czerwca 2024 r. Więcej informacji o wydarzeniu na stronie Biura IPPC: https://eippcb.jrc.ec.europa.eu/innovation-centre-for-industrial-transformation
    • 25
      marzec
      Zapraszamy na pierwszy w Polsce KONGRES CARBON CAPTURE, który w formule Conference&Expo będzie poświęcony zagadnieniu wychwytywania, składowania i ponownego wykorzystania CO2 – tak zwanym technologiom CCS (Carbon Capture and Storage) oraz CCU (Carbon Capture and Utilization). Wydarzenie odbędzie się 23 kwietnia 2024 r. na terenie Międzynarodowych Targów Poznańskich. Szczegółowe informacje na stronie Organizatora – Magazynu Biomasa
    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:

    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)

    WIOŚ w Krakowie: Pożar kontenera z piecem do wypalania baterii do samochodów elektrycznych (08.03.2024)

    IOŚ-PIB: Wizyta studyjna w Oslo w ramach projektu „Zielona transformacja w praktyce: demonstracja i upowszechnianie korzyści płynących z produkcji biogazu z bioodpadów” (08.03.2024)

    GIOS: Nowy moduł portalu Jakość Powietrza GIOŚ dedykowany tematyce chemizmu opadów atmosferycznych (06.03.2024)

    IPPC Bureau: The final draft of the revised BREF on Smitheries and Foundries (SF BREF) has been issued. The deadline to receive the IED Article 13 Forum comments is the 12 April 2024 (06.03.2024)

    GIOŚ zaprezentował stanowiska pomiarowe włączone do nowego systemu pomiarów i ocen depozycji atmosferycznej (06.03.2024)

    GIOŚ: Międzynarodowa współpraca dla środowiska. GIOŚ wzmacnia monitoring składu opadów atmosferycznych (05.03.2024)

    U.S. EPA [przemyt HFC] California man arrested for smuggling potent greenhouse gases into the United States (04.03.2024)

    EPA [ochrona przed skutkami awarii chemicznych] finalizes stronger safety standards to protect at-risk communities from chemical accidents (01.03.2024)

    Zobacz bieżące artykuły w Atmospheric Environment:

    Calibration method of particulate matter sensor based on density peaks clustering combined with stacking algorithm

    Modelling the effect of shape on atmospheric microplastic transport

    Designing additional CO2 in-situ surface observation networks over South Korea using bayesian inversion coupled with Lagrangian modelling

    Optical and physical characteristics of aerosols over Asia: AERONET, MERRA-2 and CAMS

    CO2 synergistic emission reduction and health benefits of PM2.5 reaching WHO-III level in Pearl River Delta

    Zobacz EUR-Lex:

    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)

    Opinia Europejskiego Komitetu Ekonomiczno-Społecznego „Kryzys klimatyczny i jego wpływ na słabsze grupy społeczne” (05.03.2024)

    Opinia Europejskiego Komitetu Ekonomiczno-Społecznego „Dyplomacja klimatyczna UE” (05.03.2024)

    Opinia Europejskiego Komitetu Ekonomiczno-Społecznego „Tworzenie unijnych ram polityki na rzecz sprawiedliwej transformacji – niezbędne środki” (05.03.2024)

    Decyzja wykonawcza Komisji (UE) 2024/766 z dnia 1 marca 2024 r. zmieniająca decyzję wykonawczą (UE) 2019/1119 w odniesieniu do obliczania ograniczenia emisji CO2 oraz błędu statystycznego w przypadku niektórych hybrydowych elektrycznych samochodów osobowych niedoładowywanych zewnętrznie (05.03.2024)

    Opinia Europejskiego Komitetu Ekonomiczno-Społecznego „Wniosek dotyczący decyzji Parlamentu Europejskiego i Rady zmieniającej dyrektywę 2013/34/UE w odniesieniu do terminów przyjęcia standardów sprawozdawczości w zakresie zrównoważonego rozwoju dla określonych branż i przedsiębiorstw z państw trzecich” (05.03.2024)

    Opinia Europejskiego Komitetu Ekonomiczno-Społecznego „Wniosek dotyczący dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady w sprawie ochrony pracowników przed zagrożeniem dotyczącym narażenia na działanie czynników rakotwórczych, mutagenów lub substancji reprotoksycznych podczas pracy (szósta dyrektywa szczegółowa w rozumieniu art. 16 ust. 1 dyrektywy Rady 89/391/EWG)” (05.03.2024)

    Pomoc państwa – Szwecja – Pomoc państwa SA.56908 (2023/C) (ex 2020/N) – Przedłużenie i zmiana programu pomocy na rzecz biogazu przeznaczonego do wykorzystania jako paliwo silnikowe w Szwecji – Pomoc państwa SA.56125 (2023/C) (ex 2020/N) – Przedłużenie i zmiana programu pomocy SA.49893 (2018/N) – Zwolnienie podatkowe dla biogazu i biopropanu, których źródłem nie jest żywność i które wykorzystuje się do produkcji ciepła – Zaproszenie do zgłaszania uwag zgodnie z art. 108 ust. 2 Traktatu o funkcjonowaniu Unii EuropejskiejTekst mający znaczenie dla EOG (05.03.2024)