Sekundární aerosoly v energetice a technologiích

Barbora Švédová

Doctoral thesis

Secondary aerosols

Anotácia:

Předkládaná disertační práce se zabývá výskytem a chováním sekundárních anorganických aerosolů (SIA) a dalších vodorozpustných iontů v prachových částicích nacházejících se v ovzduší na území Moravskoslezského kraje během různých meteorologických podmínek. Pozornost byla věnována výskytu SIA a dalších iontů v rámci jednotlivých zrnitostních tříd prachových částic (0.0175-0.156; 0.156-0.258; 0.258-0.384; 0.384-0.606; 0.606-0.952; 0.952-2.48 a 2.48 - 9.93 µm) na lokalitě ovlivněné převážně dopravou (Ostrava Poruba, zimní období 2016) a na typicky urbanizované lokalitě ovlivněné, jak dopravou, průmyslem, tak lokálním vytápěním (Ostrava Mariánské Hory, 6/2016-2/2017). Dále byl sledován výskyt a chování SIA a dalších iontů v PM10 na 8 lokalitách Moravskoslezského kraje během období překročeného (> 50 µg/m3) a přijatelného (< 50 µg/m3) znečištění ovzduší. Získané informace o SIA a dalších iontech přispívají k lepšímu pochopení jejich původu a podmínek jejich vzniku a tím usnadní identifikovat zdroje těchto látek znečišťujících ovzduší. Na základě provedených chemických a mineralogických analýz byly identifikovány zdroje jednotlivých iontů. Jako významný zdroj látek znečišťujících ovzduší na území MSK byl jednoznačně identifikován metalurgický průmysl. Další část práce je věnována studiu různých typů standardních energetických paliv a tuhých zbytků (popel se zbytkem nedopalu a stěr ze stěn kotle – „char“) po jejich spalování v kotlích různé emisní třídy (2. a 3. emisní třídy). Dominantně zastoupenými anionty během zimy v 8 městech MSK byly dusičnany. Je očekáváno, že dusičnanové aerosoly a amonné ionty budou v naší budoucnosti hrát stále důležitější roli. Celosvětově je očekáván nárůst emisí prekurzorů dusičnanů a pokles aerosolů síranu amonného. I přesto, že sekundární anorganické aerosoly a další vodorozpustné ionty mohou tvořit významnou část prachových částic nacházejících se v ovzduší a to až 50 % z PM10, není jim na území České republiky potažmo Evropy, věnována příliš mnoho pozornosti. Český hydrometeorologický ústav v rámci svého výzkumu sleduje pouze prekurzory SIA a to pouze v omezené míře jen na některých lokalitách. Přímo studiem sekundárních anorganických aerosolů a dalších vodorozpustných iontů se v rámci svých odběrných míst nezabývá.

Abstract:

The dissertation deals with the occurrence and behaviour of secondary inorganic aerosols (SIA) and other water-soluble ions in dust particles in the airborne in the Moravian-Silesian region during various meteorological conditions. It was studied the occurrence of SIA and other water-soluble ions within individual grain site classes of dust particles (0.0175-0.156; 0.156-0.258; 0.258-0.384; 0.384 0.606; 0.606-0.952; 0.952-2.48 and 2.48-9.93 µm) at the locality affected predominantly by traffic (Ostrava Poruba, winter 2016) and in a typically urbanized locality affected by transport, industry and local heating (Ostrava Mariánské Hory, 6/2016-2/2017). Furthermore, the occurrence and behaviour of secondary inorganic aerosols and other water-soluble ions in PM10 in 8 selected localities of the Moravian-Silesian Region during the period of exceeded (> 50 µg/m3) and acceptable (<50 µg/m3) air pollution was monitored. The obtained information about origin and conditions of formation of secondary inorganic aerosols and other water-soluble ions contributes to a better understanding about condition of origin and thus facilitates the identification of the sources of air pollutants. Based on the performed chemical and mineralogical analyses, the sources of individual ions were identified. The metallurgical industry was clearly identified as an important source of air pollutants in the Moravian-Silesian Region. The next part of the work deals with the study of different types of standard energy fuels and solid residues (ash with unburned carbon and sediment from boiler walls - "char") after their combustion in boilers of different emission class (2nd and 3rd emission class). The nitrates were the major anion during the winter season in 8 MSK cities. Nitrates and ammonium ions are expected to play an increasingly important role in our future. Globally, emissions of nitrate precursors are expected to increase, and ammonium sulphate aerosols are decrease. Secondary inorganic aerosols and other water-soluble ions can form a significant part of particulate matter in the air, up to 50% of PM10. However, SIA and other ions receive a little attention (in the Czech Republic, i.e. in Europe). The Czech Hydrometeorological Institute of the Czech Republic is monitored only SIA gas precursors and only to a limited extent at specified localities. The secondary inorganic aerosols and other water-soluble ions are not study in a monitoring stations (of manual or automatic air pollution monitoring system) of the Czech Republic.

Kľúčové slová

Prachové částice, Sekundární anorganické aerosoly, vodorozpustné ionty, Moravskoslezský kraj, Standardní energetické palivo

Keywords

Particulate matter, Secondary inorganic aerosols, water-soluble ions, Moravian-Silesian Region, Standard Energy Fuels

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 10. 6. 2020

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 17. 8. 2020
• Vedúci: Helena Raclavská
• Oponent: Ludmila Nováková, Emília Hroncová, Dagmar Juchelková

VSB – Technical University of Ostrava

Fakulta strojní

Doctoral programme / odbor:
Strojní inženýrství / Energetické stroje a zařízení