IDENTIFIKACE A ODHAD PODÍLU ZDROJŮ NA ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ METODOU PMF

IDENTIFIKACE A ODHAD PODÍLU ZDROJŮ NA ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ METODOU PMF Jan Hovorka, Petra Pokorná, Martin Braniš Laboratoř pro měření kvality ovzduší, Ústav pro životní prostředí, Přírodovědecká fakulta Universita Karlova v Praze, Benátská 2, 128 1 Praha 2

PMF = Positive Matrix Factorization typ faktorové analýzy datových matic chemického složení aerosolu odebraného na vybrané lokalitě RECEPTORU chemické složení aerosolu na receptoru je výsledkem lineární kombinace příspěvků zdrojů P = počet zdrojů i-tá konc. j-tého prvku rezidua i-té hodnoty j-tého prvku příspěvek hmoty p-tého zdroje v i-tém vzorku PMF hledá minimální hodnotu Q konc. j-tého prvku v 1g hmoty p-tého zdroje nejistota j-tého prvku v i-té konc. KLÍČOVÝ PARAMETR: ROZSAH DATOVÉ MATICE X

BGI- 1-1 DATA μm,.5-1μm,.17-.5μm <.17μm fenantren (PHE) antracen (ANT) fluoranten (FLU) pyren (PYR) koronen (COR) benzo[ghi]perylen (B[ghi]P) benz[a]antracen(b[a]a) chrysen (CHRY) benzo[b]fluoranten (B[b]F) 3 DRUM benzo[k]fluoranten (B[k]F) benzo[a]pyren IMPAKTOR (B[a]P) dibenzo[a,h]antracen (DB[ah]A) aindeno[1,2,3-cd]pyren (I[1,2,3-cd]P). velikost a počet hydrometeorů integrační doba měření : 5 min 1 hod 24 hod globální záření PM 1 vlhkost teplota PM 2.5 rychlost a směr větru NO x, O 3, CO, SO 2, CH 4, NMHC <.25 m,.25-.5 m,.5-1. m,1.-2.5 m, 2.5-1 m velikostní distribuce hmotnosti aerosolu, US-EPA PM 2.5 organický/elementární uhlík OC/EC.12-.34 m.34-1.15 m >1.15 m 28 prvků 14 2 nm velikostní distribuce počtu částic aerosolu.9-.26 m.26-.34 m.34-.56 m.56-.75 m.75-1.15 m 1.15-2.5 m 2.5-5 m 5-1 m 28 prvků

3 DRUM Davis Rotating Universal Monitor ~17cm = 14 dní ( 336 hodin) 1.15-1 m.5mm = 1 hodina.35-1.15 m 28 prvků Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, As, Se, Br, Rb, Sr, Y, Zr, Mo, Pb synchrotron X-ray fluorescence (S-XRF), Lawrence Berkeley National Laboratory.12-.35 m 14 DNÍ = DATOVÁ MATICE X 28

Březno u Chomutova 1.15-1 m PMF 4.2.. Median 4.7 gm -3 Časový průběh modelované/experimentálně zjištěné hmotnostní koncentrace frakce A na stanici Březno, podíl faktorů podílející se na hmotnosti frakce A a jejich časový průběh a chemický profil

Březno u Chomutova 1.15-1 m PMF 4.2.. 2.Faktor (5%) mořský aerosol. Cl a Mg, 3. Faktor (2%) jako emise z hutního průmyslu. Fe, Co, Ti, Si a Al a převládající směr větru pro období koncentračních maxim. časový průběh faktorů a chemický profil 1. faktor (28%) jako emise úletových popílků z průmyslové výroby a zpracování kovů v Chomutově. Cr, V a Pb. 4. faktor (19%) jako emise prachu z těžby uhlí. As, Zn - uhlí a P, K, Mg, Al a Si - prvky zemské kůry. 5.faktor (28%) jako emise úletových popílků z uhelných elektráren. As, Cu, Ca, zvýšená koncentrace Cu, Mn a Fe vzhledem k elementárnímu prvkovému profilu místní půdy. Zdroj přispívá rovnoměrně během celého sledovaného období, což odpovídá poloze emitenta ve výšce cca 25m a z toho přepokládanému dobrému smíšení v mezní vrstvě atmosféry.

Dobré Štěstí dálnice D6.15-.34 m PMF 4.2.. Median 1.5 gm -3 Časový průběh modelované/experimentálně zjištěné hmotnostní koncentrace frakce C na stanici Dobré Štěstí, podíl faktorů podílející se na hmotnosti frakce C

Dobré Štěstí dálnice D6.15-.34 m 3. faktor (32%) emise z dieselu. V, Br a S. 5. faktor (5%). emise ze spalování benzínu v automobilech. Indikační prvek Br, Ti a Cu. 1. faktor (1%) emise z hoření pneumatiky. Cr, Mn, Fe, Cu, Zn 2. faktor (42%) spalování uhlí, dřeva i odpadu v lokálním topeništi. As, Zn, K na uhlí a dřevo a Cu, Mn, Ti na spalování odpadu. Zdroj se významně podílí na zvýšení koncentrace aerosolu na lokalitě. 4. faktor (21%) spalování uhlí v lokálním topeništi ale v jiném, než platí pro 2. faktor.. Indikační prvky As, Zn, S.

Láz pozaďová lokalita 1.15-1 m PMF 4.2.. Median.9 gm -3 Časový průběh modelované/experimentálně zjištěné hmotnostní koncentrace frakce A na stanici Láz, podíl faktorů podílející se na hmotnosti frakce A

Láz pozaďová lokalita 1.15-1 m 3. faktor (38%) jako dálkový přenos aerosolu. Koncentrace prvků jsou vzhledem k velmi nízké hmotnosti aerosolu blízko mezi detekce a nelze snadno vyčlenit indikační prvek. Jedná se o pozaďový aerosol dané frakce, který je společný všem lokalitám. 1. faktor (31%) mořský aerosol. Cl a Mg. 4. faktor (21%) spalování dřeva v lokálním topeništi. K, S, Mg. Zdroj se epizodicky projevoval v první polovině měření, kdy vál vítr od JV. Proti směru větru je umístěna pila, kde spalují dřevní odpad vznikající při zpracování dřeva 5. faktor (1%) jako dálkový přenos.

OSTRAVA- Radvanice a Bartovice 25.1.- 21.2.212 PM 2.5 PM 2.5 DT5 DT4 DT2 PM 2.5 PM 2.5 DT6 2 m stanice DT1 PM 2.5 DT7 28 DNÍ = DATOVÁ MATICE PM 2.5 62 X 28

Ostrava Radvanice a Bartovice.15-1.15 m PMF 4.2..

Ostrava Radvanice a Bartovice.15-1.15 m PMF 4.2..

Ostrava Radvanice a Bartovice.15-1.15 m

DĚKUJI ZA POZORNOST Finanční podpora: VaV SP-1a3-149-8 MŽP ČR GAČR P53/12/G147 Centrum studií toxických vlastností nanočástic

Koncentrace prvků [ng/m 3 ] Příspěvek faktoru k PM,15-1,15 [ng/m 3 ] PRAHA 4. 18.3. 21 3.4.1 : 3.5.1 : 3.6.1 : 3.7.1 : 3.8.1 : 3.9.1 : 3.1.1 : 3.11.1 : 3.12.1 : 3.13.1 : 3.14.1 : 3.15.1 : 3.16.1 : 3.17.1 : % prvků 3.18.1 : B+C (PM,15-1,15 ) 5 zdrojů Příspěvek faktoru k PM,15-1,15 [ng/m 3 ] : 1: 2: 3: 4: 5: 6: 7: 8: 9: 1: 11: 12: 13: 14: 15: 16: 17: 18: 19: 2: 21: 22: 23: 1,E+4 1,E+3 1,E+2 1,E+1 1,E+ 1,E-1 1,E-2 1,E-3 1,E-4 Spalování /(Sekundární aerosol) 8 7 5 4 2 1 27 24 3 21 1,8,6,4,2 18 15 12 4 14 35 25 12 2 15 1 8 5 4 2

3.4.1 : 3.5.1 : 3.6.1 : 3.7.1 : 3.8.1 : 3.9.1 : 3.1.1 : 3.11.1 : 3.12.1 : 3.13.1 : 3.14.1 : 3.15.1 : 3.16.1 : 3.17.1 : 3.18.1 : : 1: 2: 3: 4: 5: 6: 7: 8: 9: 1: 11: 12: 13: 14: 15: 16: 17: 18: 19: 2: 21: 22: 23: Příspěvek faktoru k PM,15-1,15 [ng/m 3 ] Příspěvek faktoru k PM,15-1,15 [ng/m 3 ] Koncentrace prvků [ng/m 3 ] % prvků PRAHA 4. 18.3. 21 B+C (PM,15-1,15 ) 5 zdrojů 1,E+4 1,E+3 1,E+2 1,E+1 1,E+ 1,E-1 1,E-2 1,E-3 1,E-4 Abraze 8 7 5 4 2 1 27 24 3 1,8,6,4,2 12 21 15 18 25 2 4 15 35 1 25 5 2 15 5

Koncentrace prvků [ng/m 3 ] Příspěvek faktoru k PM,15-1,15 [ng/m 3 ] PRAHA 4. 18.3. 21 3.4.1 : 3.5.1 : 3.6.1 : 3.7.1 : 3.8.1 : 3.9.1 : 3.1.1 : 3.11.1 : 3.12.1 : 3.13.1 : 3.14.1 : 3.15.1 : 3.16.1 : 3.17.1 : % prvků 3.18.1 : B+C (PM,15-1,15 ) 5 zdrojů Příspěvek faktoru k PM,15-1,15 [ng/m 3 ] : 1: 2: 3: 4: 5: 6: 7: 8: 9: 1: 11: 12: 13: 14: 15: 16: 17: 18: 19: 2: 21: 22: 23: 1,E+4 1,E+3 1,E+2 1,E+1 1,E+ 1,E-1 1,E-2 1,E-3 1,E-4 Spalování 8 7 5 4 2 1 27 24 3 21 1,8,6,4,2 15 12 18 18 16 14 12 1 8 6 4 2 25 2 15 5

Příspěvek faktoru k PM,15-1,15 [ng/m 3 ] 3.4.1 : 3.5.1 : 3.6.1 : 3.7.1 : 3.8.1 : 3.9.1 : 3.1.1 : 3.11.1 : 3.12.1 : 3.13.1 : 3.14.1 : 3.15.1 : 3.16.1 : 3.17.1 : 3.18.1 : Příspěvek faktoru k PM,15-1,15 [ng/m 3 ] : 1: 2: 3: 4: 5: 6: 7: 8: 9: 1: 11: 12: 13: 14: 15: 16: 17: 18: 19: 2: 21: 22: 23: Koncentrace prvků [ng/m 3 ] % prvků PRAHA 4. 18.3. 21 B+C (PM,15-1,15 ) 5 zdrojů 1,E+4 1,E+3 1,E+2 1,E+1 1,E+ 1,E-1 1,E-2 1,E-3 1,E-4 Silniční prach 8 7 5 4 2 1 27 24 3 1,8,6,4,2 12 21 15 18 6 25 5 4 3 2 1 2 15 5

Příspěvek faktoru k PM,15-1,15 [ng/m 3 ] 3.4.1 : 3.5.1 : 3.6.1 : 3.7.1 : 3.8.1 : 3.9.1 : 3.1.1 : 3.11.1 : 3.12.1 : 3.13.1 : 3.14.1 : 3.15.1 : 3.16.1 : 3.17.1 : 3.18.1 : Příspěvek faktoru k PM,15-1,15 [ng/m 3 ] : 1: 2: 3: 4: 5: 6: 7: 8: 9: 1: 11: 12: 13: 14: 15: 16: 17: 18: 19: 2: 21: 22: 23: Koncentrace prvků [ng/m 3 ] % prvků PRAHA 4. 18.3. 21 B+C (PM,15-1,15 ) 5 zdrojů 1,E+4 1,E+3 1,E+2 1,E+1 1,E+ 1,E-1 1,E-2 1,E-3 1,E-4 Spalovna odpadů 8 7 5 4 2 1 27 24 3 1,8,6,4,2 12 21 15 18 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 8 7 5 4 2

median PM2.5 = 16 µg/m3 median PM2.5 = 37 µg/m3

3.4.1 : 3.5.1 : 3.6.1 : 3.7.1 : 3.8.1 : 3.9.1 : 3.1.1 : 3.11.1 : 3.12.1 : 3.13.1 : 3.14.1 : 3.15.1 : 3.16.1 : 3.17.1 : 3.18.1 : Příspěvek faktoru k PM -1,15-1 [ng/m 3 ] : 1: 2: 3: 4: 5: 6: 7: 8: 9: 1: 11: 12: 13: 14: 15: 16: 17: 18: 19: 2: 21: 22: 23: Příspěvek faktoru k PM 1,15-1 [ng/m 3 ] Koncentrace prvků [ng/m 3 ] % prvků Hrubá frakce A (PM 1,15-1 ) 5 faktorů 1,E+4 1,E+3 1,E+2 1,E+1 1,E+ 1,E-1 1,E-2 1,E-3 1,E-4 Silniční prach 8 7 5 4 2 1 27 24 3 21 1,8,6,4,2 18 15 12 2 18 1 6 5 14 12 4 8 3 2 4 2 1 r 2.68

3.4.1 : 3.5.1 : 3.6.1 : 3.7.1 : 3.8.1 : 3.9.1 : 3.1.1 : 3.11.1 : 3.12.1 : 3.13.1 : 3.14.1 : 3.15.1 : 3.16.1 : 3.17.1 : 3.18.1 : : 1: 2: 3: 4: 5: 6: 7: 8: 9: 1: 11: 12: 13: 14: 15: 16: 17: 18: 19: 2: 21: 22: 23: Příspěvek faktoru k PM -1,15-1 [ng/m 3 ] Příspěvek faktoru k PM 1,15-1 [ng/m 3 ] Koncentrace prvků [ng/m 3 ] % prvků 1,E+4 1,E+3 1,E+2 1,E+1 1,E+ 1,E-1 1,E-2 1,E-3 1,E-4 Spalovna odpadů 8 7 5 4 2 1 27 24 3 21 1,8,6,4,2 18 15 12 16 2 14 18 12 1 8 6 4 2 1 14 12 8 4 2 r 2.78

3.4.1 : 3.6.1 : 3.8.1 : 3.1.1 : 3.12.1 : 3.14.1 : 3.16.1 : 3.18.1 : : 1: 2: 3: 4: 5: 6: 7: 8: 9: 1: 11: 12: 13: 14: 15: 16: 17: 18: 19: 2: 21: 22: 23: Příspěvek faktoru k PM -1,15-1 [ng/m 3 ] Příspěvek faktoru k PM 1,15-1 [ng/m 3 ] Koncentrace prvků [ng/m 3 ] % prvků 1,E+4 1,E+3 1,E+2 1,E+1 1,E+ 1,E-1 1,E-2 1,E-3 1,E-4 Spalování 8 7 5 4 2 1 27 24 3 21 1,8,6,4,2 18 15 12 4 3 5 7 3 2 5 2 5 4 1 5 1 5 2 r 2.78

: 1: 2: 3: 4: 5: 6: 7: 8: 9: 1: 11: 12: 13: 14: 15: 16: 17: 18: 19: 2: 21: 22: 23: 3.4.1 : 3.5.1 : 3.6.1 : 3.7.1 : 3.8.1 : 3.9.1 : 3.1.1 : 3.11.1 : 3.12.1 : 3.13.1 : 3.14.1 : 3.15.1 : 3.16.1 : 3.17.1 : 3.18.1 : Příspěvek faktoru k PM -1,15-1 [ng/m 3 ] Příspěvek faktoru k PM 1,15-1 [ng/m 3 ] Koncentrace prvků [ng/m 3 ] % prvků 1,E+4 1,E+3 1,E+2 1,E+1 1,E+ 1,E-1 1,E-2 1,E-3 1,E-4 Mořský aerosol 8 7 5 4 2 1 3 5 3 2 5 2 1 5 1 5 4 35 25 2 15 5

3.4.1 : 3.5.1 : 3.6.1 : 3.7.1 : 3.8.1 : 3.9.1 : 3.1.1 : 3.11.1 : 3.12.1 : 3.13.1 : 3.14.1 : 3.15.1 : 3.16.1 : 3.17.1 : 3.18.1 : : 1: 2: 3: 4: 5: 6: 7: 8: 9: 1: 11: 12: 13: 14: 15: 16: 17: 18: 19: 2: 21: 22: 23: Příspěvek faktoru k PM -1,15-1 [ng/m 3 ] Příspěvek faktoru k PM 1,15-1 [ng/m 3 ] Koncentrace prvků [ng/m 3 ] % prvků 1,E+4 1,E+3 1,E+2 1,E+1 1,E+ 1,E-1 1,E-2 1,E-3 1,E-4 Abraze 8 7 5 4 2 1 27 24 3 21 1,8,6,4,2 15 18 12 5 18 1 14 4 12 2 8 4 2 r 2.54