Využití metody Positive Matrix Factorization k identifikace zdrojů znečištění ovzduší ve městě Ústí nad Labem

Ing. Ilona HUMLOVÁ

Master's thesis

Application of positive matrix factorization in source apportionment of air pollutants in Ústí nad Labem.

Abstract:

Diplomová práce se orientuje na identifikaci zdrojů znečišťující ovzduší hrubými prachovými částicemi (PM10), těžkými kovy (Se, Zn, Co, Fe, Cr, V, Pb, Ni, Mn, Cu, Cd, As) a PAU (antracen (A), benzo(a)antracen (BaA), benzo(a)pyren (BaP), benzo(d)fluoranten (BdF), benzo(k)fluoranten (BkF), benzo(g,h,i)perylen (BghiPRL), koronen (COR), dibenzo(a,h)antracen (DBahA), fenantren (Fen), fluoren (Fl), fluoranten (Flu), chrysen (Chry), indenol(1,2,3-cd)pyren (l123cdP) a pyren (Pyr)) metodou receptorového modelování modelování, konkrétně statistickou metodou (pozitivní maticová faktorizace). Zdrojem pro analýzu byla veřejně dostupná data z monitorovací stanice ČHMÚ v Ústí nad Labem Kočkov v zimních sezónách (listopad až únor let 2006, 2009, 2013) a v letních sezónách (květen až srpen let 2007, 2011, 2013 a 2014). Metodou PMF se ve sledované lokalitě podařilo v závislosti na sezóně a roku odběru identifikovat jeden až tři zdroje znečištění ovzduší. Jsou jimi doprava (spalování nafty a benzínu v motorech vozidel), spalovací procesy v lokálních topeništích (zejména uhlí a dále dřevo a plyn) a otěry z automobilových karosérií a brzdových součástí. Od roku 2013 již jsou na stanici měřeny pouze těžké PAU složené z 5-6 kruhů a navíc nejsou od roku 2014 zveřejňována měření některých těžkých kovů. Podařilo se nám prokázat, že pro redukovaný soubor dat již nelze metodou PMF identifikovat zdroje znečištění, protože analyty pocházejí pouze z jednoho zdroje, kterým je spalování uhlí a dřeva v lokálních topeništích.

Abstract:

This diploma thesis is focused on the identification of sources polluting air with coarse dust particles (PM10), heavy metals (Se, Zn, Co, Fe, Cr, V, Pb, Ni, Mn, Cu, Cd and As) and PAU (anthracene (A), benz(a)anthracene (BaA), benzo(a)pyrene (BaP), benzo(d)fluoranthene (BdF), benzo(k)fluoranthene (BkF), benzo(g,h,i)perylene (BghiPRL), coronene (COR), dibenz(a,h)anthracene (DBahA), phenanthrene (Fen), fluorene (Fl), fluoranthene (Flu), chrysene (Chry), indenol(1,2,3-cd)pyrene (l123cdP) and pyrene (Pyr)) using a method of receptor modeling; to be specific, using a statistical method (positive matrix factorization). The source for the analysis was data from the monitoring station of the Czech Hydrometeorological Institute in Ústí nad Labem Kočkov available to the public in winter seasons (November to February in 2006, 2009 and 2013) and in summer seasons (May to August in 2007, 2011, 2013 and 2014). The PMF method was successfully used to identify one to three air pollution sources in the monitored locality depending on the season and year of sampling. These are transport (diesel and petrol combustion in vehicle engines), combustion processes in local fire-boxes (especially coal and also wood and gas) and the abrasion of car bodies and brake components. Since 2013 only heavy PAU consisting of 5 to 6 rings have been measured in the station and, moreover, measurements of some heavy metals have not been published since 2014. We have succeeded in proving that sources of pollution cannot be identified using the PMF method for the reduced data set because analytes come from one source only, which is coal and wood combustion in local fire-boxes.

Keywords

Znečištění ovzduší, zdroje znečištění, receptorové modelování, statistika, PMF, pozitivní maticová faktorizace.

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 20. 4. 2017

Thesis defence

• Date of defence: 29. 5. 2017
• Supervisor: Ing. Jan Popelka, Ph.D.

JAN EVANGELISTA PURKYNĚ UNIVERSITY IN ÚSTÍ NAD LABEM

Faculty of Environment

Master programme / field:
Ecology and environmental protection / Waste Management