Metody pro identifikaci zdrojů znečištění ovzduší.

Barbora Švédová

Doctoral thesis

The Methods for Identification of Pollution Sources.

Abstract:

Znečištění ovzduší představuje v České republice dlouhodobý problém. Je však nutno říci, že kvalita ovzduší se pomalu zlepšuje. Největší problém v rámci celé ČR představuje polétavý prach, benzo[a]pyren a ozón. Moravskoslezský kraj (MSK) a zejména pak Ostravsko-Karvinsko je v současnosti oblastí s nejhorší kvalitou ovzduší a to nejen v rámci České republiky, ale také v rámci celé Evropy. Právě na území aglomerace Ostrava/Karviná/Frýdek-Místek bývají každoročně výrazně překračovány imisní limity, jak pro polétavý prach (PM10 a PM2.5), tak pro benzo[a]pyren. Zhoršená kvalita ovzduší Ostravsko-Karvinska je způsobena zejména vysokou koncentrací nejen průmyslových zdrojů, ale také lokálních topenišť, geomorfologickými a meteorologickými podmínkami Hornoslezské pánve, v níž leží nejproblematičtější oblasti a svůj nezanedbatelný podíl na zhoršené kvalitě ovzduší má také přeshraniční transport. Polétavý prach představuje významné riziko, neboť na základě svého měrného povrchu může obsahovat širokou škálu organických i anorganických látek. Mezi tyto látky patří polycyklické aromatické uhlovodíky (PAHs) a těžké kovy. Průměrná koncentrace Ʃ18 PAHs všech 40-ti lokalit MSK činila 32.2 ng/m3 během léta a 362.2 ng/m3 během zimy. Průměrná koncentrace benzo[a]pyrenu 40-ti lokalit MSK byla v zimě 14.7 ng/m3 a v létě pak 0.6 ng/m3. Nejvyšší průměrné koncentrace benzo[a]pyrenu v létě (1.1 ng/m3), resp. zimě (21.9 ng/m3) bylo dosahováno v oblastech s dominující průmyslovou činností. Průměrné procentuální zastoupení Ʃ těžkých kovů v PM10 40-ti lokalit MSK během léta činilo 1.9 – 6.2 % a z toho Fe představovalo 1.6 – 5.4 %. Procentuální zastoupení veškerých vodorozpustných iontů v PM10 se v Ostravě Porubě pohybovalo v rozmezí 46 – 88 %. Sekundární anorganické aerosoly (SO42-, NH4+ a NO3-) převažovaly nad ostatními vodorozpustnými ionty v PM. Jejich procentuální zastoupení v Ʃ PM10 činilo 13 až 37 %. Práce poukazuje na možnost využití nejrůznějšího přístrojového vybavení pro odběr vzorků PM a následných analytických metod pro určení jejich složení. Získané informace o chemickém složení PM (těžké kovy, PAHs, mineralogické složení, sekundární anorganické aerosoly a další vodorozpustné ionty) lze následně použít pro imisní monitoring a identifikaci konkrétních zdrojů znečišťování ovzduší.

Abstract:

The air pollution represents long-term problem in the Czech Republic. It is possible to say, that air quality is improving slowly. The airborne dust, benzo[a]pyrene and ozone are the biggest problem throughout the Czech Republic. Air in the Moravian-Silesian Region, especially in the Ostravsko-Karvisko, is the area with the worst air quality not only in the Czech Republic but also in the Europe. The limit values for particulate matter (PM10 and PM2.5) and benzo[a]pyrene are often significantly exceeded in the agglomeration Ostrava/Karvina/Frydek-Mistek. Deterioration of air quality Ostrava-Karvina is mainly caused by a high concentration of industrial sources, but also local heating, geomorphological and meteorological conditions in the Upper Silesian Basin, where is situated the most problematic areas, and cross-trasport has a considerable share of the deterioration of air quality. The particulate matters represent a significant risk, because they can contain a wide variety of organic and inorganic substances due to their specific surface. The average concentration of Σ18 PAHs of the 40 monitored sites Moravian-Silesian Region (MSR) was 32.2 ng/m3 during the summer and 362.2 ng/m3 during the winter. The average concentration of benzo[a]pyrene of the 40 sites of MSK was 14.7 ng/m3 during winter and 0.6 ng/m3 in summer. The highest average concentration of benzo[a]pyrene in the summer (1.1 ng/m3), respectively in winter (21.9 ng/m3) was achieved in the areas with dominant industrial activities. The average percentage of Σ heavy metals in PM10 of the 40 monitored localities in the MSR amounted to 1.9 - 6.2 % and percentage of Fe was from 1.6 to 5.4 % during the summer. The percentage of all water-soluble ions in PM10 was from 46 to 88 % in Ostrava Poruba. Secondary inorganic aerosols (SO42-, NH4+ and NO3-) predominated over other water-soluble ions in PM. Their percentages in Σ PM10 achieved from 13 to 37 %. This paper indicates the possibility of using various equipment for sampling of the PM and the subsequent analytical methods to determination of their composition. The obtained information about the chemical composition of PM (heavy metals, PAHs, mineral composition, secondary inorganic aerosols and other water soluble ions) can be used to monitoring of air pollution and identify specific sources of air pollution.

Keywords

Prachové částice, Těžké kovy, Polycyklické aromatické uhlovodíky, Vodorozpustné ionty, Elektrický nízkotlaký impaktor ELPI+, SEM/EDAX, RTG difrakce.

Keywords

Particulate matter, Heavy metals, Polycyclic aromatic hydrocarbons, Water-soluble ions, Eletric Low-Pressure Impactor ELPI+, SEM/EDAX, RTG difraction.

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 14. 10. 2016

Thesis defence

• Date of defence: 30. 3. 2017
• Supervisor: Helena Raclavská
• Reader: Emília Hroncová, Vítězslav Zamarský, Dagmar Juchelková

VŠB - Technical University of Ostrava

Hornicko-geologická fakulta

Doctoral programme / field:
Inženýrská ekologie / Ochrana životního prostředí v průmyslu