Výzkum složení silniční prachu za účelem identifikace zdrojů znečištění

Pavel Kantor

Doctoral thesis

The research of street dust for the purposes of pollution sources identification

Abstract:

Předložená disertační práce se zabývá složením silničního prachu a identifikací zdrojů znečištění. Silniční prach usazený na komunikacích může být zpětně resuspendován do okolí a negativně tak ovlivňovat kvalitu ovzduší a lidské zdraví. Pro identifikaci zdrojů znečištění byly ve vybraných částech Ostravy a Olomouce odebrány a zkoumány vzorky silničního prachu. Odběr probíhal po zimním a letním období. Byla provedeno podrobné studium silničního prachu za účelem stanovení jeho množství, zrnitostního složení, magnetické susceptibility a koncentrací těžkých kovů. Na vybraných lokalitách silniční prach obsahuje zvýšené koncentrace těžkých kovů. Tyto těžké kovy představují riziko pro životní prostředí. Množství prachu na m2 plochy vozovky v letním, resp. zimním období bylo u jednotlivých městských části Ostravy velmi variabilní (47–1375 g/m2, resp. 23,5–1362 g/m2), s aritmetickým průměrem (240±184 g/m2, resp. 429±288 g/m2). Nejvyšší průměrná koncentrace kovů se během zimního i letního období vyskytovala v zrnitostní třídě 0,063–2 mm. V nejvyšší koncentraci se v silničním prachu z Ostravy vyskytovalo Fe > Mn ˃ Zn ˃ Cr ˃ Cu ˃ Pb ˃ As (řazeno sestupně dle koncentrace). Vysoké hodnoty magnetické susceptibility silničního prachu jsou způsobeny metalurgickým průmyslem (zahrnující nejen imisní zátěž, ale i využití strusek pro stavební účely), což bylo potvrzeno i významným nabohacením Cu, Cr a Zn. Kovy s výjimkou Cu jsou vázány v magnetických částicích a mají vysoký korelační koeficient s magnetickou susceptibilitou. Pro identifikaci zdrojů znečištění se doporučuje použít výsledky získané po letním období, protože zde nedochází ke zkreslení použitím posypových materiálů pro zimní údržbu. Bylo prokázáno, že pomocí různých kombinací a propojení navržených metod je možné identifikovat podíly znečištění z jednotlivých zdrojů.

Abstract:

The submitted dissertation deals with the composition of street dust and the identification of sources of pollution. Street dust deposited on roads can be resuspended to the environment and negatively affect air quality and human health. To identify sources of pollution, street dust samples were collected and analyzed in selected parts of Ostrava and Olomouc. Street dust was sampled after the winter and summer period. A detailed study of street dust was performed to determine its amount, grain size, magnetic susceptibility, and heavy metal concentrations. In selected localities, street dust contains increased concentrations of heavy metals. These heavy metals present a risk to the environment. The amount of dust per m2 of road surface in summer, resp. winter, was highly variable for individual districts of Ostrava (47–1375 g/m2 resp. 23.5–1362 g/m2), with arithmetic mean (240±184 g/m2 resp. 429±288 g/m2). The highest average concentration of metals occurred in the grain size class 0.063–2 mm during the winter and summer periods. The highest concentrations in road dust from Ostrava are represented by the series Fe> Mn ˃ Zn ˃ Cr ˃ Cu ˃ Pb ˃ As. High values of magnetic susceptibility of street dust are caused by the metallurgical industry (including not only air pollution load, but also the use of slag for construction purposes), which was confirmed by the significant enrichment of Cu, Cr and Zn. Metals except Cu are bound in magnetic particles and have a high correlation coefficient with magnetic susceptibility. It is recommended to use the results obtained after the summer period to identify the sources of pollution, as there is not influenced by materials for winter maintenance of roads. It has been shown that using various combinations and connections of the proposed methods, it is possible to identify the percentage proportion of pollution from individual sources.

Keywords

Silniční prach, těžké kovy, magnetická susceptibilita, rentgenová fluorescenční analýza, faktor nabohacení.

Keywords

Street dust, heavy metals, magnetic susceptibility, X-ray fluorescence, enrichment factor.

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 16. 8. 2021

Thesis defence

• Date of defence: 17. 1. 2023
• Supervisor: Helena Raclavská
• Reader: Emília Hroncová, Peter Andráš, Konstantin Raclavský

VSB – Technical University of Ostrava

Hornicko-geologická fakulta

Doctoral programme / field:
Geologické inženýrství (čtyřleté) / Geologické inženýrství