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
    • 02
      sierpień
      Serdecznie zapraszamy na 25. edycję Międzynarodowego Kongresu Ochrony Środowiska ENVICON, który odbędzie się w dn. 12 – 13 października 2021 r. w formie hybrydowej - w Poznaniu oraz online. Kongres ENVICON obejmuje swoją tematyką wszystkie najważniejsze aspekty ochrony środowiska i jest doskonałą okazją do tego, aby każdy przedsiębiorca, samorządowiec, naukowiec czy po prostu pasjonat ochrony środowiska mógł poszerzyć swoją wiedzę. ENVICON to Kongres, który wyznacza nowe trendy i kierunki rozwoju ochrony środowiska w Polsce z uwzględnieniem wymagań Unii Europejskiej. Jego celem jest tworzenie platformy wymiany doświadczeń oraz poglądów pomiędzy wszystkimi podmiotami działającymi w sektorze ochrony środowiska. ENVICON to także konkursy: Nagroda Pracy Organicznej, Puchar Recyklingu, Dyrektor Roku Zakładu Oczyszczania Miasta, Promotor czystej energii oraz Ekoodpowiedzialni w biznesie. Finał konkursów odbywa się podczas wieczornej Gali Kongresu. Więcej informacji na stronie: https://envicon.abrys.pl
    • 12
      lipiec
      Zdaniem ETO koszty zanieczyszczeń ponoszą zbyt często podatnicy, a nie podmioty odpowiedzialne za emisję, co nie odpowiada w oczekiwanym stopniu zasadzie „zanieczyszczający płaci”, zgodnie z którą przedsiębiorcy powinni ponosić koszty związane z zanieczyszczeniem, w tym koszty środków wprowadzonych w celu zapobieżenia i zaradzenia temu zanieczyszczeniu oraz jego kontroli, a także koszty ponoszone w związku z nim przez społeczeństwo. Trybunał zbadał cztery dziedziny ochrony środowiska: zanieczyszczenia przemysłowe (w tym emisje dozwolone na podstawie pozwoleń), gospodarowanie odpadami, zanieczyszczenia wody i zanieczyszczenia gleby. Wśród zaleceń dla Komisji Europejskiej ETO wskazał na potrzebę skuteczniejszego uwzględnienia zasady „zanieczyszczający płaci” w przepisach dotyczących ochrony środowiska. Zdaniem Trybunału Komisja powinna do końca 2024 r. przeanalizować ewentualne zmiany regulacyjne, administracyjne i ocenić łączne koszty i korzyści bardziej skutecznego uwzględnienia zasady „zanieczyszczający płaci”, zwłaszcza poprzez obniżenie dopuszczalnych wartości emisji, tak aby jeszcze bardziej obniżyć poziom zanieczyszczeń rezydualnych. Według ETO Komisja powinna również zapewnić lepszą ochronę środków unijnych przed ich wykorzystywaniem do finansowania projektów, których koszt powinien pokrywać zanieczyszczający. Sprawozdanie specjalne ETO 12/2021 „Zanieczyszczający płaci - niespójne stosowanie zasady w polityce i działaniach UE w dziedzinie środowiska” dostępne jest na stronie https://www.eca.europa.eu/pl/Pages/DocItem.aspx?did=58811
    • 04
      maj
      30.04.2021 r. opublikowane zostały roczne oceny jakości powietrza za rok 2020 – dokumenty kluczowe w planowaniu postępowania o wydanie pozwolenia na wprowadzanie gazów lub pyłów do powietrza i programów ochrony powietrza. Linki do raportów dla poszczególnych województw dostępne są na stronie wszystkooemisjach.pl/409
    NEWSLETTER:
    Jeśli chcesz otrzymywać powiadomienia o nowych artykułach zapisz się
     
    envicon 2021
    Operat FB
    DPF SNCR EcoeXhaust oczyszczanie spalin
    Szkolenie Warsztaty Obliczenia emisji Rozprzestrzenianie zanieczyszczeń Bilans LZO 2021

    Terminy najbliższych warsztatów:

    Data
    Godzina
    10.08.2021 r. 800 ÷ 1600
    17.08.2021 r.
    800 ÷ 1600 


    Warsztaty z obliczeń emisji za rok 2020
    Warsztaty z modelowania stężeń

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

    U.S. EPA [transport] Justice Department and EPA Reach Clean Air Act Settlement with Advanced Flow Engineering for Selling Defeat Devices (27.07.2021)

    MKiŚ: Przegląd wymagań jakościowych dla paliw stałych (27.07.2021)

    EPA to Hold Webinar Briefing on Release of New Environmental Justice Web Resource (27.07.2021)

    EPA [amoniak] settles chemical accident prevention planning violations at eight Yakima Valley cold storage facilities (22.07.2021)

    EPA [amoniak] settlement with MDV SpartanNash resolves Clean Air Act violations at Norfolk, Va. food distribution center (21.07.2021)

    EPA [sprawiedliwość środowiskowa] Announces $200k Under the American Rescue Plan to Fund Environmental Justice Initiatives in Massachusetts (15.07.2021)

    EPA [sprawiedliwość środowiskowa] announces $200,000 to City of Fort Collins, Colorado to support Healthy Homes program Funding part of $50 million for Environmental Justice initiatives under the American Rescue Plan (13.07.2021)

    GIOŚ: Prezentacje z konferencji inaugurującej projekt pn. „Wzmocnienie oceny depozycji atmosferycznej w Polsce w oparciu o doświadczenia norweskie” (12.07.2021)

    ETO: „Zanieczyszczający płaci” – niespójne stosowanie zasady w polityce i działaniach UE w dziedzinie środowiska (05.07.2021)

    JRC: New EU environmental norms for the chemical industry (02.07.2021)

    EPA [metan] to Hold Methane Detection Technology Virtual Workshop (01.07.2021)

    EPA [transport] levies $66k penalty against DDM Imports for illegal truck imports (30.06.2021)

    EPA [amoniak] fines East Oahu Plant over Clean Air Act violations (23.06.2021)

    ETO: Special report 16/2021: Common Agricultural Policy and climate: Half of EU climate spending but farm emissions are not decreasing (21.06.2021)

    EPA [monitoring jakości powietrza wokół zakładu przemysłowego] Continues to Protect Community by Requiring Additional Monitoring of Emissions from Limetree Bay Refinery on St. Croix (17.06.2021)

    New European city air quality viewer allows you to check long term air pollution levels where you live (17.06.2021)

    Zobacz bieżące artykuły w Atmospheric Environment:

    Characteriza- tion of exhaled particle deposition and ventilation in an indoor setting

    NH3-promoted heterogeneous reaction of SO2 to sulfate on α-Fe2O3 particles with coexistence of NO2 under different relative humidities

    Formation of secondary organic aerosols from the reaction of γ-terpinene with ozone: yields and morphology

    Commuting by car, public transport, and bike: Exposure assessment and estimation of the inhaled dose of multiple airborne pollutants

    A first assessment of the sources of isoprene and monoterpene emissions from a short-rotation coppice Eucalyptus gunnii bioenergy plantation in the United Kingdom

    Zobacz EUR-Lex:

    Opinia Europejskiego Komitetu Regionów – Impuls dla gospodarki neutralnej dla klimatu: Strategia UE dotycząca integracji systemu energetycznego (27.07.2021)

    Sprawa C-635/18: Wyrok Trybunału z dnia 3 czerwca 2021 r. – Komisja Europejska / Republika Federalna Niemiec [Uchybienie zobowiązaniom państwa członkowskiego – Środowisko naturalne – Dyrektywa 2008/50/WE – Jakość otaczającego powietrza – Artykuł 13 ust. 1 i załącznik XI – Systematyczne i trwałe przekraczanie wartości dopuszczalnych dla dwutlenku azotu (NO2) w niektórych strefach i aglomeracjach Niemiec (19.07.2021)

    Postanowienie Prezesa Sądu z dnia 26 maja 2021 r. – Darment / Komisja (Sprawa T-92/21 R) - Postępowanie w przedmiocie środków tymczasowych - Środowisko naturalne - Fluorowane gazy cieplarniane - Rozporządzenie (UE) nr 517/2014 - Wprowadzenie do obrotu wodorofluorowęglowodorów - Decyzja nakładająca sankcję na przedsiębiorstwo, które przekroczyło przydzielony mu kontyngent (12.07.2021)

    Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2021/1119 z dnia 30 czerwca 2021 r. w sprawie ustanowienia ram na potrzeby osiągnięcia neutralności klimatycznej i zmiany rozporządzeń (WE) nr 401/2009 i (UE) 2018/1999 Europejskie prawo o klimacie (09.07.2021)

    Decyzja Komisji z dnia 15 kwietnia 2021 r. zlecająca centralnemu administratorowi wprowadzenie zmian w tabelach krajowego rozdziału uprawnień Danii, Niemiec, Hiszpanii, Francji, Włoch, Łotwy, Węgier, Niderlandów, Portugalii, Rumunii, Finlandii i Szwecji do dziennika transakcji Unii Europejskiej (08.07.2021)

    Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2021/1068 z dnia 24 czerwca 2021 r. zmieniające rozporządzenie (UE) 2016/1628 w odniesieniu do jego przepisów przejściowych dotyczących niektórych maszyn wyposażonych w silniki o zakresach mocy co najmniej 56 kW i nie większym niż 130 kW oraz co najmniej 300 kW, w celu zaradzenia skutkom kryzysu związanego z COVID-19 (30.06.2021)

    Decyzja wykonawcza Komisji (UE) 2021/1037 z dnia 16 czerwca 2021 r. w sprawie wniosku o rejestrację europejskiej inicjatywy obywatelskiej „Zakaz reklamy paliw kopalnych oraz powiązanego sponsoringu” zgodnie z rozporządzeniem Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2019/788 (25.06.2021)

     Decyzja NR 1/2020 Wspólnego Komitetu ustanowionego na mocy Umowy między Unią Europejską a Konfederacją Szwajcarską w sprawie powiązania ich systemów handlu uprawnieniami do emisji gazów cieplarnianych z dnia 5 listopada 2020 r. dotycząca przyjęcia wspólnych procedur operacyjnych (25.06.2021)

    Decyzja nr 2/2020 Wspólnego Komitetu ustanowionego na mocy Umowy między Unią Europejską a Konfederacją Szwajcarską w sprawie powiązania ich systemów handlu uprawnieniami do emisji gazów cieplarnianych z dnia 5 listopada 2020 r. w sprawie zmiany załącznika I i II do umowy oraz przyjęcia norm technicznych powiązania (25.06.2021)

    L216 Rozporządzenie wykonawcze Komisji (UE) 2021/980 z dnia 17 czerwca 2021 r. zmieniające rozporządzenie wykonawcze (UE) 2019/661 w odniesieniu do wymogów informacyjnych dotyczących rejestracji w elektronicznym rejestrze kontyngentów na wprowadzanie do obrotu wodorofluorowęglowodorów (18.06.2021)

    L215 Decyzja wykonawcza Komisji (UE) 2021/973 z dnia 1 czerwca 2021 r. potwierdzająca lub zmieniająca wstępne obliczenia średnich indywidualnych poziomów emisji CO2 oraz docelowych indywidualnych poziomów emisji dla producentów samochodów osobowych i lekkich pojazdów użytkowych… (17.06.2021)