Autorizace metody Stanovení OC a TC ve venkovním ovzduší (imisích) se záchytem na filtr metodou termo-optické analýzy E. Chalupníčková
Vysvětlení pojmu OC OC organický uhlík (organic carbon) vázaný na aerosolové částice PM směs sloučenin uhlíku vázaného s jinými prvky, jako je vodík nebo kyslík. Pochází z mnoha zdrojů, jak přírodních (např. sacharidy, alkany atd) tak antropogenních, kdy při nedokonalém spalování fosilních paliv, biomasy, odpadů v oxidačním prostředí a při spalování paliv v motorech vzniká řada organických látek, které se mohou ještě sekundárně oxidovat v atmosféře (polyaromatické uhlovodíky, těkavé organické látky atd).
Vysvětlení pojmu TC TC celkový uhlík (total carbon) vázaný na aerosolové částice skládá se z OC a EC v různém poměru v závislosti na druhu paliva, tlaku, teplotě, přívodu kyslíku a době při spalovacích a jiných procesech. V evropských městských oblastech je příspěvek TC ve frakci PM 10 zastoupen z 25 až 40 % a v PM 2,5 z 30-50 %. EC elementární uhlík vzniká rovněž nedokonalým spalováním, má amorfní strukturu nebo sporadicky krystalickou, podobnou buď grafitu nebo diamantu, a stanovuje se termickou nebo optickotermickou metodou. U této metody jeho součástí je i BC black carbon, což je termín popisující inertní uhlík zjištěný optickou metodou založenou na absorpci světla (absorbuje se tím více, čím je černější). EC a TC nejsou totožné i když mezi nimi existuje silná korelační závislost.
Saze EC a BC jsou často zaměňovány za saze, přičemž saze jsou mikroskopická směs amorfních aglomerátů. Jsou to vlastně slepence OC, EC, BC, síry a dalších chemických látek organického i anorganického původu. Část sazí je stanovena jako OC a část jako EC; část, která neobsahuje uhlík touto metodou stanovena není.
Proč měřit množství uhlíku v aerosolu? Důvody pro měření uhlíku v aerosolu v jemné frakci částic (PM) v ovzduší jsou: zdravotní rizika v důsledku vdechování, EC a OC tvoří významnou část nejjemnějších atmosférických částic PM, částice jsou porézní a působí jako sorbent pro další toxické látky možnost označení zdrojů znečišťování ovzduší pomocí matematických modelů vzhledem k povětrnostním podmínkám a poměru EC/TC vliv na globální oteplování - částice BC přispívají ke globálnímu oteplování více, než se původně očekávalo, OC působí díky odrazivosti opačně, ale vliv BC převažuje
Přístroj Sunset Laboratory na pracovišti ČHMÚ Praha Libuš Měření OC a TC v ČHMÚ probíhá v CLI Praha od roku 2006 na přístroji Sunset L.
Autorizace Dne 25.6.2014 byla na MŽP doručena Žádost o rozšíření autorizace. Součástí žádosti byly tyto přílohy: č.1 Rozsah zkoušek pro autorizaci č.2 CD - Příručka kvality, SOP (T 21 AA-004) - stanovení, SOP (T 21 AA-021) - odběr, odběrový formulář (F-AA-030-AB), Validační zpráva (T 24 PH- 004/14), AQUILA MPZ a EMEP-ACTRIS MPZ č.3 Kopie Osvědčení o akreditaci s přílohami č.4 Kopie Osvědčení o absolvování odborného kurzu vedoucím IM. č.5 Vzor Protokolu o zkoušce (F-AA-001-AB)
MPZ (mezilaboratorní porovnání zkoušek) pořádáno EMEP 2014 pro projekt ACTRIS WP3 - aerosoly
Laboratoř č. 7
Výsledky pro TC osm laboratoří překročilo z-skóre ± 2, z toho pět laboratoří dokonce ± 3
Z-skóre Z-skóre pro posouzení odborné způsobilosti se vypočítá jako: Z = (x-x) / σ * kde x je výsledek účastníka, X je přiřazená hodnota vzorku a σ * je směrodatná odchylka. IZI 2 uspokojivé 2 < IZI < 3 sporné IZI > 3 neuspokojivé
Standard kyselina ftalová 6 laboratoří nevyhovělo požadavku ± 5%
Results of the second comparison exercise for EU National Air Quality Reference Laboratories (AQUILA) OC measurement (2012)
Results of the second comparison exercise for EU National Air Quality Reference Laboratories (AQUILA) EC measurement (2012) nebylo autorizováno
Rozhodnutí o autorizaci z 20.8.2014
Děkuji za pozornost
Princip stanovení Organický uhlík (OC) a elementární uhlík (EC) se stanovují z PM10 nebo PM2,5 záchytem na vypálený křemenný filtr. Vyseknutý homogenní vzorek o známé ploše se vloží do křemíkové pece proplachované heliem. Termálním rozkladem vzniklé produkty se oxidují oxidem manganičitým na CO 2, který je konvertován na metan (FID detektor má lepší citlivost a linearitu pro uhlovodíky než pro CO 2 ). Metan je měřen plamenoionizačním (FID) detektorem jako OC. Při druhém teplotním programu je zoxidován elementární uhlík voxidační směsi kyslíku s heliem a měřen stejným způsobem. Jako interní standard je použit metan z tlakové láhve. Pro každý vzorek je nutná kalibrace, aby se eliminovaly případné změny v průtocích použitých nosných a oxidačních plynů. Jako externí standard se používá sacharoza, a to vždy po výměně tlakové lahve s metanem a po všech servisních zásazích.
Optická detekce a korekce Kromě EC ve vzorku se může elementární uhlík tvořit uhelnatěním organických sloučenin během pyrolýzy v prvním teplotním režimu. Toto uhelnatění má za následek nižší koncentraci OC a vyšší koncentraci EC, pokud se neprovede korekce. Proto se využívá absorpční schopnosti EC. Přístroj obsahuje laserový zdroj a zaznamenává počáteční transmitanci. Uhelnatění se projeví poklesem transmitance. Program poté provede korekci na EC, který vznikl pyrolýzou OC.
Teplotní programy Vzorky lze analyzovat podle různých teplotních programů protokolů, např. EUSSAR 2, EUSAAR 2, NIOSH 870, NIOSH 930, NIOSH 5040 a dalších. Podle zvoleného programu se liší poměr EC/OC, proto je snaha o sjednocení postupu při stanovení. Celkový uhlík (TC) vychází pro všechny teplotní programy stejně. Dalším problémem je kalibrace teploměru v peci. To se řeší pomocí externího teploměru, který se musí umístit přesně do středu pece a výsledné rozdíly teplot ve všech krocích se přidávají do programu jako teplotní offsets.
Měření OC/EC v ČHMÚ probíhá v CLI Praha od roku 2006 na přístroji fy Sunset Laboratory.
AQUILA 2. mezilaboratorní srovnání na měření TC, OC a EC AQUILA 2. mezilaboratorní srovnání na měření TC, OC a EC bylo provedeno v roce 2011. Zúčastnilo se 17 účastníků se stejným typem analyzátoru od Sunset Laboratory, ale byly použity dva různé analytické protokoly - NIOSH (variace) a EUSAAR_2. Name of laboratorynotescontact persons 1UBA UniVie AustriaNRLmarina.froehlich@umweltbundesamt.at 2NPL, UKNRLpaul.quincey@npl.co.uk 3UOC, Cyprosskleanthous@dli.mlsi.gov.cy 4UBA_DE, GermanyNRLelke.bieber@uba.de 5NILU, NorwayWenche.Aas@nilu.no 6Empa, SwitzerlandNRLchristoph.hueglin@empa.ch 7INERIS, FranceNRLOlivier.FAVEZ@ineris.fr 8ISCIII, SpainNRLrferndez@isciii.es 9ENVS, DenmarkNRLjakn@dmu.dk 10GGD, AmsterdamTheo.Hafkenscheid@rivm.nl 11CZE, Czech republicnovakj@chmi.cz 12IMI, Croatiargodec@imi.hr 13IPHB, Serbiazoran.sekulic@zdravlje.org.rs 14VMM, BelgiumNRLc.matheeussen@vmm.be 15KAL, SloveniaGregor.Muri@gov.si 16LRA, PortugalNRLsusana.casimiro@apambiente.pt 17ERLAP, EC-JRCNRLannette.borowiak@jrc.ec.europa.eu
Results of the second comparison exercise for EU National Air Quality Reference Laboratories (AQUILA) for TC measurement (2011)
Výsledky druhého porovnávací měření (AQUILA) pro EC/OC měření (2011) Protokol NIOSH
Výsledky druhého porovnávací měření (AQUILA) pro EC/OC měření (2011) Protokol EUSAAR 2