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
    • 15
      luty
      W dziale „Bilans LZO” dodaliśmy stronę o wprowadzaniu danych o LZO do Krajowej bazy (KOBiZE). Opisaliśmy dwie podstawowe metody: - Metoda 1 „źródło-surowiec”: umożliwia poprzez zdefiniowanie oddzielnych wskaźników emisji dla różnych rodzajów związków zawartych w preparacie wskazanie różnych stawek opłat w zakładce „Opłaty”, która stanowi podstawę wykazu informacji o zakresie korzystania ze środowiska oraz o wysokości należnych opłat, - Metoda 2 „wskaźniki zastępcze dla instalacji”: umożliwia znaczące ograniczenie czasu na wprowadzenie danych do KOBiZE poprzez wyznaczenie zastępczego wskaźnika emisji odniesione do ogólnego parametru charakteryzującego pracę instalacji w ciągu roku, np. wielkości produkcji, albo łącznego zużycia surowców. Sposób wprowadzania danych w kolejnych krokach dla metody 1 i 2 przedstawiliśmy na przykładach liczbowych, wraz z analizą wymagań prawnych zawartych w art. 285 ust. 3 ustawy Prawo ochrony środowiska oraz art. 288 ust. 1 pkt 2.
    • 10
      luty
      W dziale „Obliczenia emisji” umieściliśmy kalkulator obliczeń ilości zanieczyszczeń zatrzymanych lub zneutralizowanych w urządzeniach oczyszczających, którą należy raportować w Dziale 4 sprawozdania GUS OS-1. Obliczenia są wykonywane na podstawie danych o skuteczności urządzenia „η” i emisji „E”. Artykuł zawiera wyprowadzenie wzoru obliczeniowego, kalkulator oraz formułę umożliwiającą dodanie algorytmu do arkusza excel. Całość dostępna jest na stronie http://wszystkooemisjach.pl/434/obliczenia-zanieczyszczen-zatrzymanych-lub-zneutralizowanych-w-urzadzeniach-oczyszcza
    • 08
      luty
      Monitoring odorów, system antyodorowy, eliminacja lub minimalizowanie uciążliwości zapachowej to tylko niektóre tematy przewidziane do prezentacji w trakcie 31. Konferencji Eksploatacja i rekultywacja składowisk odpadów, która odbędzie się 23-25 marca 2021 r. w Wiśle oraz on-line. Organizator - firma Abrys przewidziała również prezentacje dotyczące systemu odgazowania składowiska i zagrożeń pożarowych. Szczegółowe informacje znajdują się na stronie http://skladowiskowa.abrys.pl/
    NEWSLETTER:
    Jeśli chcesz otrzymywać powiadomienia o nowych artykułach zapisz się
     
    DPF SNCR EcoeXhaust oczyszczanie spalin
    emisje KOBiZE i opłaty za korzystanie ze środowiska za 2020 rok - warsztaty on-line
    Warsztaty doskonalące z obliczeń rozprzestrzeniania zanieczyszczeń w powietrzu
    Operat FB

    Terminy najbliższych warsztatów:

    Data
    Godzina
    02.03.2021 r. 800 ÷ 1600
    03.03.2021 r.
    800 ÷ 1600 brak miejsc 


    Warsztaty z obliczeń emisji za rok 2020
    Warsztaty z modelowania stężeń

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

    EPA [LDAR] Consent Decree Entered to Resolve Clean Air Act Violations at the ABC Coke Facility in Tarrant, Alabama (24.02.2021)

    JRC: Clean Mobility: New report on conformity factors for Real Driving Emissions (22.02.2021)

    JRC emisje z samochodów
    ©JRC

    EPA [układy chłodnicze z amoniakiem] U.S. EPA penalizes Salinas, California company over violating Clean Air Act chemical safety requirements (17.02.2021)

    MKiŚ: Deklaracje dotyczące przyznania kontyngentów na przywóz fluorowanych gazów cieplarnianych - HFC w 2022 r. (12.02.2021)

    MKiŚ: Sprawozdania w zakresie F-GAZÓW i SZWO do Bazy Danych Sprawozdań (10.02.2021)

    EPA [emisje z remontu instalacji] EPA penalizes Shell for Anacortes refinery release (10.02.2021)

    EPA [emisje LZO z magazynowania odpadów] EPA settles with Emerald Kalama Chemical, LLC over hazardous waste handling, storage violations (08.02.2021)

    GDOŚ: Polsko-niemieckie spotkanie ws. transgranicznego oddziaływania na środowisko (29.01.2021)

    WIOŚ: Awaria dopalacza termicznego w Vesuvius w Skawinie (28.01.2021)

    U.S. EPA [emisje z pochodni] Dow Chemical Company and Two Subsidiaries Will Reduce Harmful Air Pollution at Four Chemical Plants (27.01.2021)

    U.S. EPA [układy chłodnicze z amoniakiem] EPA Reaches Settlement with Des Moines Cold Storage Co. Inc. for Alleged Clean Air Act Violations (27.01.2021)

    IOŚ: III FORUM INNOWACYJNOŚCI  „Klimat wobec wyzwań XXI wieku” zaproszenie na 29 stycznia 2021 r.

    WIOŚ: Wyniki pomiarów stężeń styrenu po pożarze w Zakładach Chemicznych Synthos (22.01.2021)

    MKiŚ: Zasady rozliczania emisji gazów cieplarnianych za rok 2020 w ramach EU ETS (22.01.2021)

    WIOŚ: Pożar odpadów niebezpiecznych w Kaczycach (22.01.2021)

    Zobacz bieżące artykuły w Atmospheric Environment:

    NOx depolluting performance of photocatalytic materials in an urban area – Part I: Monitoring ambient impact

    An experiment-based impulse response method to characterize airborne pollutant sources in a scaled multi-zone building

    Sensitivity analysis of O3 formation to its precursors-Multifractal approach

    Zobacz EUR-Lex:

    Decyzja Komisji (UE) 2021/355 z dnia 25 lutego 2021 r. dotycząca krajowych środków wykonawczych w odniesieniu do przejściowego przydziału bezpłatnych uprawnień do emisji gazów cieplarnianych zgodnie z art. 11 ust. 3 dyrektywy 2003/87/WE Parlamentu Europejskiego i Rady (notyfikowana jako dokument nr C(2021) 1215) (26.02.2021)

    Rozporządzenie delegowane Komisji (UE) 2021/277 z dnia 16 grudnia 2020 r. zmieniające załącznik I do rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2019/1021 dotyczącego trwałych zanieczyszczeń organicznych w odniesieniu do pentachlorofenolu oraz jego soli i estrów (23.02.2021)

    Komunikat rządu Rzeczypospolitej Polskiej dotyczący dyrektywy 94/22/WE Parlamentu Europejskiego i Rady w sprawie warunków udzielania i korzystania z zezwoleń na poszukiwanie, badanie i produkcję węglowodorów – Ogłoszenie o złożeniu wniosku o udzielenie koncesji na poszukiwanie i rozpoznawanie oraz wydobywanie metanu występującego w złożu węgla kamiennego (23.02.2021)

    Komunikat rządu Rzeczypospolitej Polskiej dotyczący dyrektywy 94/22/WE Parlamentu Europejskiego i Rady w sprawie warunków udzielania i korzystania z zezwoleń na poszukiwanie, badanie i produkcję węglowodorów – Ogłoszenie o złożeniu wniosku o udzielenie koncesji na poszukiwanie i rozpoznawanie oraz wydobywanie metanu występującego w złożu węgla kamiennego (23.02.2021)

    ROZPORZĄDZENIE DELEGOWANE KOMISJI (UE) 2021/115 z dnia 27 listopada 2020 r. zmieniające załącznik I do rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2019/1021 w odniesieniu do kwasu perfluorooktanowego (PFOA), jego soli i związków pochodnych (02.02.2021)

    Trybunał Sprawiedliwości: Sprawa C-320/19: Wyrok Trybunału (piąta izba) z dnia 3 grudnia 2020 r. (wniosek o wydanie orzeczenia w trybie prejudycjalnym złożony przez Verwaltungsgericht Berlin – Niemcy) – Ingredion Germany GmbH / Bundesrepublik Deutschland [Odesłanie prejudycjalne – Środowisko naturalne – Dyrektywa 2003/87/WE – System handlu uprawnieniami do emisji gazów cieplarnianych – Artykuł 3 lit. h) – Nowe instalacje – Artykuł 10a – Przejściowy system przydziału bezpłatnych uprawnień do emisji – Decyzja 2011/278/UE – Artykuł 18 ust. 1 lit. c) – Poziom działalności związanej z paliwami – Artykuł 18 ust. 2 akapit drugi – Wartość odpowiedniego współczynnika wykorzystania zdolności produkcyjnych] (01.02.2021)

    Zawiadomienie dla przedsiębiorstw zamierzających wprowadzać wodorofluorowęglowodory luzem do obrotu w Unii Europejskiej w 2022 r. (22.01.2021)

    Sprostowanie do decyzji Komisji (UE) 2015/886 z dnia 8 czerwca 2015 r. zmieniającej decyzję 2014/312/UE ustanawiającą ekologiczne kryteria przyznawania oznakowania ekologicznego UE farbom i lakierom wewnętrznym i zewnętrznym (21.01.2021)

    Sprostowanie do decyzji Komisji (UE) 2016/397 z dnia 16 marca 2016 r. zmieniającej decyzję 2014/312/UE ustanawiającą ekologiczne kryteria przyznawania oznakowania ekologicznego UE farbom i lakierom wewnętrznym i zewnętrznym (21.01.2021)

    Sprostowanie do decyzji Komisji 2014/312/UE z dnia 28 maja 2014 r. ustanawiającej ekologiczne kryteria przyznawania oznakowania ekologicznego UE farbom i lakierom wewnętrznym i zewnętrznym (21.01.2021)

    Sprostowanie do rozporządzenia Komisji (UE) 2019/1939 z dnia 7 listopada 2019 r. zmieniającego rozporządzenie (UE) nr 582/2011 w odniesieniu do pomocniczych strategii emisji (AES), dostępu do informacji z OBD pojazdu oraz informacji dotyczących naprawy i obsługi technicznej pojazdów, pomiaru emisji w okresach rozruchu zimnego silnika oraz użytkowania przenośnych systemów pomiaru emisji (PEMS) na potrzeby pomiaru liczby cząstek stałych odnośnie do pojazdów ciężkich (15.01.2021)