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
    • 16
      październik
      W dniu 13 października zakończyły się prace nad projektem Dokumentu referencyjnego BAT dla przetwórstwa metali żelaznych. Konkluzje BAT zawarte są w punkcie 9 BREFu. Dokument dotyczy następujących rodzajów działalności określonych w dyrektywie IED (2010/75/EU): - 2.3. Obróbka metali żelaznych (procesy wymienione w lit. a i c) - 2.6. Powierzchniowa obróbka metalu z wykorzystaniem procesów elektrolitycznych lub chemicznych z wykorzystaniem wanien o objętości przekraczającej 30 m3 (niektóre procesy) - 6.11. Niezależne oczyszczanie ścieków nieobjętych dyrektywą 91/271/EWG (pod warunkiem że główny ładunek zanieczyszczeń pochodzi z działań objętych przedmiotowymi konkluzjami BAT) - niektóre procesy walcowania na zimno i ciągnienia drutu - odzysk kwasu, jeśli jest bezpośrednio związany z działaniami objętymi przedmiotowymi konkluzjami BAT - oczyszczanie ścieków połączonych, pod warunkiem że nie jest objęte dyrektywą 91/271/EWG oraz że główny ładunek zanieczyszczeń pochodzi z działań objętych przedmiotowymi konkluzjami BAT - niektóre procesy spalania bezpośrednio związane z działaniami objętymi przedmiotowymi konkluzjami BAT The final draft of the revised BREF on Ferrous Metals Processing Industry (FMP) dostępny jest na stroniehttps://eippcb.jrc.ec.europa.eu/news/bref-1
    • 21
      wrzesień
      W dniu 20 września zaczęło obowiązywać nowe rozporządzenie Ministra Klimatu i Środowiska w sprawie wymagań w zakresie prowadzenia pomiarów wielkości emisji (Dz. U. poz. 1710). Wśród zmian dotyczących emisji do powietrza znalazły się: - wprowadzenie obowiązku pomiaru CO2 ze źródeł spalania paliw - zmiany rodzajów metodyk referencyjnych dla niektórych źródeł (np. HCl, HF ze spalania, współspalania odpadów; Cl2 z produkcji dwutlenku tytanu), - zmiana określenia „pył ogółem” na „pył” - określenie czasu trwania pomiarów i ilości serii pomiarowych według § 9.6 i 7 - usunięcie niektórych norm oraz określenie sposobu postępowania w przypadku zastąpienia normy jej nowym wydaniem (np. zał. 1 uwaga 4) Rozporządzenie dostępne jest na stronie https://isap.sejm.gov.pl/isap.nsf/DocDetails.xsp?id=WDU20210001710
    • 30
      sierpień
      Stronę „Wskaźniki średniego narażenia na pył PM2,5 w miastach Polski” uzupełniliśmy o wyniki klasyfikacji za rok 2020, opublikowane w obwieszczeniu Ministra Klimatu i Środowiska z dnia 30 lipca 2021 r. (M. P. poz. 756). W stosunku do roku 2019 zmniejszeniu uległa łączna liczba miast, w których stwierdzono przekroczenie pułapu stężenia ekspozycji 20 µg/m3 – z poziomu 14 w ocenie za rok 2019 do 8 za rok 2020. Szczegółowe zestawienie wartości wskaźników przedstawiamy na stronie http://wszystkooemisjach.pl/219/wskazniki-sredniego-narazenia-na-pyl-pm25-w-miastach-polski
    NEWSLETTER:
    Jeśli chcesz otrzymywać powiadomienia o nowych artykułach zapisz się
     
    szkolenie bilans LZO 2021
    szkolenie rozprzestrzenianie się zanieczyszczeń 2021
    DPF SNCR EcoeXhaust oczyszczanie spalin
    Operat FB
    Szkolenie Warsztaty Obliczenia emisji Rozprzestrzenianie zanieczyszczeń Bilans LZO 2021

    Terminy najbliższych warsztatów:

    Data
    Godzina
    19.10.2021 r. 800 ÷ 1600
    26.10.2021 r. 800 ÷ 1600
    02.11.2021 r. 800 ÷ 1600
    09.11.2021 r.
    800 ÷ 1600 


    Warsztaty z obliczeń emisji za rok 2020
    Warsztaty z modelowania stężeń

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

    U.S. EPA [pochodnie] LyondellBasell Companies Agree to Reduce Harmful Air Pollution at Six U.S. Chemical Plants (15.10.2021)

    IPPC Bureau: The final draft of the revised BREF on Ferrous Metals Processing Industry (FMP) has been issued on 13 October 2021 (13.10.2021)

    EPA [tlenek etylenu] Takes Next Step to Broaden TRI Reporting Requirements for Ethylene Oxide (13.10.2021)

    EEA: Emissions of the main air pollutants in Europe (13.10.2021)

    U.S. EPA [sprawozdawczość; sprawiedliwość środowiskowa] Three New England Facilities Provide Public with Chemical Information under EPA Settlements (13.10.2021)

    EEA: Heavy metal emissions in Europe (13.10.2021)

    WIOŚ:  Ćwiczenia na terenie zakładu o dużym ryzyku wystąpienia awarii przemysłowej związanej z tlenkiem etylenu (11.10.2021)

    EPA [f-gazy] Acts on Petitions to Cut Climate-Damaging HFCs, Will Begin AIM Act Rulemaking Process (08.10.2021)

    EPA [chłodnie, bezwodny amoniak] Fines Salinas-Based Facilities $178,000 for Clean Air Act Violations (07.10.2021)

    MKiŚ: polski rynek mocy - sukces Polski przed Sądem Europejskim (06.10.2021)

    U.S. EPA [uwolnienia przypadkowe] West Texas Gas Companies Agree to Pay $3 Million Civil Penalty in Federal Settlement Requiring $5 Million in Safety Improvements and Clean Air Act Compliance at Eight Natural Gas Processing Plants (01.10.2021)

    EPA Releases Draft Strategic Plan to Address Climate Change and Advance Environmental Justice and Equity (01.10.2021)

    EEA: Air Quality e-Reporting AQ e-Reporting (30.09.2021)

    EPA Releases Report Comparing Air Quality and Public Health Impacts from Prescribed Fire and Wildfire Smoke (30.09.2021)

    U.S. EPA [pochodnie] Firestone Polymers Agrees to Settle Multiple Environmental Claims at its Sulfur, La., Rubber Manufacturing Plant (30.09.2021)

    EPA [emisje ze składowiska] settles with Riverbend Landfill in McMinnville over toxic air emissions (30.09.2021)

    U.S. EPA [paliwa] Chevron and American Refining Group Settle with the EPA Over Alleged Fuels Violations (30.09.2021)

    EEA: Counting the costs of industrial pollution (29.09.2021)

    EEA: Emission reduction of the main air pollutants by Member State from 2005 to 2019 (29.09.2021)

    EEA: Percentage emission reductions of main air pollutants in 2019 compared with 2005 levels (29.09.2021)

    MKiŚ: Komunikat ws. stosowania dobrowolnych systemów certyfikacji kryteriów zrównoważonego rozwoju na potrzeby wymagań systemu EU ETS (27.09.2021)

    EPA [plan zarządzania ryzykiem RMP; terminal propanu] Settlement Improves Fire Safety at Propane Distribution Terminal in N. Grafton, Mass. (27.09.2021)

    IPPC Bureau: The review of the BAT reference document for the Surface Treatment (24.09.2021)

    EPA: U.S. Will Dramatically Cut Climate-Damaging Greenhouse Gases with New Program Aimed at Chemicals Used in Air Conditioning, Refrigeration (23.09.2021)

    EEA: Air Quality Status 2021 (21.09.2021)

    EEA: Reported information on large combustion plants under the Energy Community Treaty 2006/500/EC (20.09.2021)

    MKiŚ: Modelowanie przepływu powietrza w miastach za pomocą metod Computional Fluid Dynamic (CFD) – prezentacja IMGW w ramach konferencji Środowisko Informacji 2021 zaplanowanej na 25.11.2021 (17.09.2021)

    EEA: Consumption of ozone-depleting substances (16.09.2021)

    Zobacz bieżące artykuły w Atmospheric Environment:

    Aerosol cha- racterization in an oceanic context around Reunion Island (AEROMARINE field campaign)

    Methane emissions in Kuwait: Plume identification, isotopic characterisation and inventory verification Open access

    Effects of relative humidity on heterogeneous reaction of SO2 with CaCO3 particles and formation of CaSO4·2H2O crystal as secondary aerosol Open access

    Zobacz EUR-Lex:

    Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2021/1767 z dnia 6 października 2021 r. zmieniające rozporządzenie (WE) nr 1367/2006 w sprawie zastosowania postanowień Konwencji z Aarhus o dostępie do informacji, udziale społeczeństwa w podejmowaniu decyzji oraz dostępie do sprawiedliwości w sprawach dotyczących środowiska do instytucji i organów Wspólnoty (08.10.2021)

    Decyzja Komisji z dnia 29 lipca 2021 r. zlecająca centralnemu administratorowi wprowadzenie zmian w tabelach krajowego rozdziału uprawnień Bułgarii, Niemiec, Grecji, Francji, Włoch, Łotwy, Luksemburga, Niderlandów, Polski, Portugalii i Finlandii do dziennika transakcji Unii Europejskiej (08.10.2021)

    Zawiadomienie Komisji — Wytyczne techniczne dotyczące weryfikacji infrastruktury pod względem wpływu na klimat w latach 2021–2027 (16.09.2021)

    Opinia Europejskiego Komitetu Ekonomiczno-Społecznego„Transport intermodalny i logistyka multimodalna – uzupełnianie się środków transportu w ekologizacji transportu” (16.09.2021)

    Opinia Europejskiego Komitetu Ekonomiczno-Społecznego „Komunikat Komisji do Parlamentu Europejskiego, Rady, Europejskiego Komitetu Ekonomiczno-Społecznego i Komitetu Regionów: Budując Europę odporną na zmianę klimatu – nowa Strategia w zakresie przystosowania do zmiany klimatu (16.09.2021)

    Rozporządzenie wykonawcze Komisji  2021/1434 z dnia 2 września 2021 r. kończące przegląd rozporządzeń wykonawczych Rady nr 443/2011 i nr 444/2011 rozszerzających ostateczne cło wyrównawcze i antydumpingowe na przywóz biodiesla wysyłanego z Kanady (03.09.2021)

    Rozporządzenie delegowane Komisji 2021/1430 z dnia 31 maja 2021 r. uzupełniające rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady 2018/956 przez określenie danych, które mają być zgłaszane przez państwa członkowskie do celów weryfikacji emisji CO2 i zużycia paliwa przez nowe pojazdy ciężkie (02.09.2021)