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
    • 20
      grudzień
      Termin szkolenia zaplanowanego pierwotnie na 25-26 stycznia 2022 r. został zmieniony na 8-9.03.2022 r. Zmiana podyktowana jest realizacją przez Organizatora celów z pozostałych dziedzin poza działalnością edukacyjną.
    • 15
      listopad
      Zapraszamy na unikalne szkolenie 25÷26 stycznia 2022 r., poświęcone w całości praktycznym aspektom zarządzania emisjami w zakładach przemysłowych, które mają fundamentalne znaczenie dla bezpieczeństwa prawnego i ochrony środowiska. Zakres i treść szkolenia zostały opracowane z myślą o specjalistach ds. ochrony środowiska w zakładach przemysłowych, produkcyjnych (personelu zakładu, firm konsultingowych), którzy chcą osiągnąć wysoki poziom kompetencji, umożliwiający prowadzenie ochrony środowiska w zakresie emisji w sposób swobodny i bezpieczny, pomimo skomplikowanego charakteru zagadnienia. Szkolenie jest prowadzone w nowej formule, która łączy zalety szkolenia tradycyjnego (możliwość przedyskutowania ważnych dla Uczestników tematów) i jednocześnie wykorzystuje atuty szkolenia on-line (brak dojazdu, bezpieczeństwo SARS-CoV-2). Szkolenie obejmuje: - dzień I: prelekcja (webinarium 25.01.2022 r.) z możliwością zamieszczenia pytań nadesłanych przed szkoleniem oraz zadaniem pytań poprzez komunikator w trakcie szkolenia, - dzień II (26.01.2022 r.) warsztaty: trzy bloki tematyczne (nadzór nad emisjami w zakładzie, zapewnienie bezpieczeństwa postępowań, arkusz obliczeniowy emisji z przykładami). Szczegóły szkolenia dostępne są na stronie:https://wszystkooemisjach.pl/461
    • 03
      listopad
      Stronę Zmiany stawek opłat za korzystanie ze środowiska zaktualizowaliśmy o stawki opłat na rok 2022 zawarte w Obwieszczeniu Ministra Klimatu i Środowiska z dnia 11 października 2021 r. w sprawie wysokości stawek opłat za korzystanie ze środowiska na rok 2022 (M.P. 2021 poz. 960). Aktualizując wysokość stawek utrzymano trend z poprzednich lat. Średni wzrost stawek w stosunku do roku 2021 wynosi 3,4%. Zmianie nie uległy najniższe stawki (za tlenek węgla oraz węglowodory alifatyczne). Jednostkowe stawki opłat za gazy lub pyły wprowadzane do powietrza z procesów spalania paliw w silnikach spalinowych (załącznik nr 2, tabela D) uzupełniono o stawkę za ON spalany w silnikach w innych pojazdach samochodowych o dopuszczalnej masie całkowitej do 3,5 Mg i w motorowerach (lp. 32). Porównanie stawek opłat w ostatnich latach przedstawione jest na stronie https://wszystkooemisjach.pl/43/zmiany-stawek-oplat Obwieszczenie Ministra Klimatu i Środowiska dostępne jest na stronie https://isap.sejm.gov.pl/isap.nsf/DocDetails.xsp?id=WMP20210000960
    NEWSLETTER:
    Jeśli chcesz otrzymywać powiadomienia o nowych artykułach zapisz się
     
    Operat FB
    DPF SNCR EcoeXhaust oczyszczanie spalin

    Program zwiększania kompetencji i Szkolenia zamknięte

    Warsztaty on-line

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

    EPA [emisje ołowiu z samolotów z silnikami tłokowymi] to Evaluate Whether Lead Emissions from Piston-Engine Aircraft Endanger Human Health and Welfare (12.01.2022)

    EPA [energetyka NOx SCR] proposes to disapprove revisions to Wyoming’s 2014 regional haze plan as inconsistent with the Clean Air Act (12.01.2022)

    WIOŚ: Zbyt wolne tempo wymiany urządzeń grzewczych w Małopolsce (10.01.2022)

    pył zawieszony PM2,5
    © WIOŚ w Krakowie

    WIOŚ: Stanowisko UMWM i WIOŚ w sprawie realizacji Programu ochrony powietrza dla województwa małopolskiego (10.01.2022)

    EPA [odzysk f-gazów z pojazdów] Settlement with Texas Recycling Company Will Prevent the Release of Ozone Depleting Refrigerants Which Contributes to Climate Change (07.01.2022)

    EPA [huta cynku] seeks public comment on proposed cleanup plan for Sandoval Zinc Company Superfund Site in Illinois (03.01.2022)

    EPA [emisje siarkowodoru z papierni] Proposes Settlement Agreement with New Indy to Address Emissions of Hydrogen Sulfide from Catawba, South Carolina Paper Mill (29.12.2021)

    EPA [podsumowanie roku 2021] Wraps Up A Year of Significant Accomplishments (28.12.2021)

    EPA [PFAS] Grants Petition to Order Testing on Human Health Hazards of PFAS (28.12.2021)

    EPA [tlenek etylenu, glikol] Expands TRI Reporting Requirements for Ethylene Oxide and Ethylene Glycol by Requiring Reporting for 29 Sterilization Facilities (27.12.2021)

    MKiŚ: Decyzja Komisji Europejskiej dot. dostosowanej, rocznej liczby uprawnień do emisji przydzielonej instalacjom na 2021 r. (21.12.2021)

    U.S. EPA [transport] WHAT THEY ARE SAYING: New EPA Emissions Standards Will Reduce Pollution, Cut Costs, and Improve Lives (21.12.2021)

    EPA [transport] Finalizes Greenhouse Gas Standards for Passenger Vehicles, Paving Way for a Zero-Emissions Future (20.12.2021)

    EPA [rtęć] Settlement with Avantor Performance Materials Resolves Public Right to Know and Mercury Export Violations (20.12.2021)

    GIOŚ: Zanieczyszczenie powietrza WWA na stacjach tła miejskiego w 2020 r. (20.12.2021)

    Zobacz bieżące artykuły w Atmospheric Environment:

    Connection between lung deposited surface area (LDSA) and black carbon (BC) concentrations in road traffic and harbour environments

    Tropospheric photolysis of CF3CHO

    Comparison between economic growth and satellite-based measurements of NO2 pollution over northern Italy Open access

    Health risk of heavy metal exposure from dustfall and source apportionment with the PCA-MLR model: A case study in the Ebinur Lake Basin, China

    A new mobile monitoring approach to characterize community-scale air pollution patterns and identify local high pollution zones Open access

    Zobacz EUR-Lex:

    Decyzja wykonawcza Komisji (UE) 2021/2326 z dnia 30 listopada 2021 r. ustanawiająca konkluzje dotyczące najlepszych dostępnych technik (BAT) w odniesieniu do dużych obiektów energetycznego spalania zgodnie z dyrektywą Parlamentu Europejskiego i Rady 2010/75/UE (30.12.2021)

    Komunikat Komisji uzupełniający Wytyczne w sprawie niektórych środków pomocy państwa w kontekście systemu handlu przydziałami emisji gazów cieplarnianych po 2021 r. (30.12.2021)

    Zalecenie Komisji (UE) 2021/2279 z dnia 15 grudnia 2021 r. w sprawie stosowania metod oznaczania śladu środowiskowego do pomiaru efektywności środowiskowej w cyklu życia produktów i organizacji oraz informowania o niej (30.12.2021)

    Decyzja Rady (UE) 2021/2271 z dnia 11 października 2021 r. w sprawie stanowiska, jakie ma być zajęte w imieniu Unii Europejskiej na siódmej sesji spotkania stron Konwencji z Aarhus w odniesieniu do spraw ACCC/C/2008/32, ACCC/C/2015/128, ACCC/C/2013/96, ACCC/C/2014/121 i ACCC/C/2010/54 dotyczących jej przestrzegania (21.12.2021)

    Rozporządzenie delegowane Komisji (UE) 2021/2139 z dnia 4 czerwca 2021 r. uzupełniające rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2020/852 poprzez ustanowienie technicznych kryteriów kwalifikacji służących określeniu warunków, na jakich dana działalność gospodarcza kwalifikuje się jako wnosząca istotny wkład w łagodzenie zmian klimatu lub w adaptację do zmian klimatu, a także określeniu, czy ta działalność gospodarcza nie wyrządza poważnych szkód względem żadnego z pozostałych celów środowiskowych (09.12.2021)

    Wyrok Trybunału Sprawiedliwości z dnia 6 października 2021 r. – ClientEarth / Komisja Europejska, Europejska Agencja Chemikaliów (Sprawa C-458/19 P) Odwołanie – Skarga o stwierdzenie nieważności – Decyzja wykonawcza Komisji C(2016) 3549 final – Zezwolenie na zastosowania ftalanu bis(2-etyloheksylu) DEHP – Rozporządzenie (WE) nr 1907/2006 –Artykuły 60 i 62 – Rozporządzenie (WE) nr 1367/2006 – Wniosek o wszczęcie wewnętrznej procedury odwoławczej – Decyzja Komisji C(2016) 8454 final – Oddalenie wniosku (29.11.2021)

    Decyzja Komisji (UE) 2021/2053 z dnia 8 listopada 2021 r. w sprawie sektorowego dokumentu referencyjnego dotyczącego najlepszych praktyk zarządzania środowiskowego, wskaźników efektywności środowiskowej oraz kryteriów doskonałości dla sektora produkcji wyrobów metalowych gotowych do celów rozporządzenia (WE) nr 1221/2009 Parlamentu Europejskiego i Rady (25.11.2021)