Identifikace zdrojů kadmia v Tanvaldu. OČO ČHMÚ pobočka v Ústí nad Labem, CLI ČHMÚ Praha, OME ČHMÚ Praha

Identifikace zdrojů kadmia v Tanvaldu OČO ČHMÚ pobočka v Ústí nad Labem, CLI ČHMÚ Praha, OME ČHMÚ Praha

Historie měření 1986 2016 Tanvald

Historie měření 1986 2016 okolí Tanvaldu

Historie měření 1986 2016 další stanice na Liberecku a Jablonecku

Důvody pro zřízení stálého měření ČHMÚ v Tanvaldu

Výsledky měření na stanicích ČHMÚ

Mapa znečištění ovzduší vydaná Evropskou agenturou pro životní prostředí (EEA) v roce 2014

Výsledky měření těžkých kovů na stanicích ČHMÚ

Zdroje kadmia v okrese Jablonec nad Nisou Obec: Název zdroje (rok 2014) Cd [kg/rok] Desná: PRECIOSA ORNELA, a.s., závod Desná a Polubný 3,44 Desná: PRECIOSA ORNELA, a.s., závod Příchovice 1,22 Janov nad Nisou: VITRUM, společnost s ručením omezeným 0,276 Jiřetín pod Bukovou: Detoa Albrechtice s.r.o. 0,203 Velké Hamry: GOLEM Velké Hamry, a.s. - MEZIVODÍ 0,0633 Obec: Název (rok 2015) Cd [kg/rok] Janov nad Nisou: VITRUM, společnost s ručením omezeným 0,553 Jiřetín pod Bukovou: Detoa Albrechtice s.r.o. 0,248 Desná: PRECIOSA ORNELA, a.s., závod Desná a Polubný 0,227 Desná: PRECIOSA ORNELA, a.s., závod Příchovice 0,199 Velké Hamry: GOLEM Velké Hamry, a.s. - MEZIVODÍ 0,0568

Zdroje kadmia v okrese Jablonec nad Nisou lokální vytápění 2014 2015 Název ZUJ Cd [kg/rok] Název ZUJ Cd [kg/rok] Jablonec nad Nisou 0,0408 Jablonec nad Nisou 0,0436 Pěnčín 0,0226 Pěnčín 0,0240 Železný Brod 0,0206 Železný Brod 0,0219 Velké Hamry 0,0191 Velké Hamry 0,0203 Tanvald 0,0176 Tanvald 0,0187 Smržovka 0,0163 Smržovka 0,0173 Desná 0,0141 Desná 0,0151

Zdroje kadmia v okrese Jablonec nad Nisou

Měřicí kampaň 1. 7. - 12. 8. 2016 (netopná sezóna) (22 odběrů) 30. 11. 2016-9. 1. 2017(topné období) (21 odběrů)

Název lokality Poznámka Měřicí lokality Nadm. výška terénu [m] Meteorologie Měřené veličiny Manuální odběry pro GRV a ICP- MS* Jizerka SSIM manuální odběr 857 - - - ano - - - Souš Desná-SÚS Tanvald- Elsklo** SSIM AIM (meteo) a manuální odběr kampaňové měření u areálu Správy údržby silnic 766 654 WD, WS, T2m, h, GLRD WD, WS, T2m, h ano - - - kampaňové měření 498 WD, WS ano - - - Tanvald-školka SSIM manuální odběr 506 - - - ano - - - Tanvald- Popelnice Tanvald- Bálovka kampaňové měření v areálu MVE Popelnice kampaňové měření u autoservisu u kruhového objezdu ano 429 - - - ano - - - 459 WD, WS, T2m, h - - - Doprovodné veličiny NO, NO 2, NO X, PM 10, SO 2 NO, NO 2, NO X, PM 10, SO 2

Měřicí lokality

Spotřeby Cd v PRECIOSA ORNELA letní kampaň

Spotřeby Cd v PRECIOSA ORNELA zimní kampaň

Výsledky měření IP ČHMÚ - léto

Korelace Cd-PM 10 - léto

Korelace Cd-Cd-spotřeby Cd v PRECIOSA ORNELA - léto

Výsledky měření IP ČHMÚ - léto

Výsledky měření IP ČHMÚ - zima

Výsledky měření IP ČHMÚ zima odběr 1. ledna ovlivněn silvestrovskými ohňostroji

Korelace Cd-PM 10 - zima

Korelace Cd-Cd-spotřeby Cd v PRECIOSA ORNELA - zima

Výsledky měření IP ČHMÚ - zima

Korelační analýza těžkých kovů a ostatních prvků

Prvky používané k barvení skla

Projekt zjišťování zdrojů znečištění kadmiem na Tanvaldsku - Výsledky faktorové analýzy (PMF) Štěpán Rychlík Eliška Žabková

Vzorky a jejich manuální analýzy Vzorky pro analýzy tzv. těžkých kovů i dalších prvků byly odebrány v souladu s normou ČSN EN 12341 pro odběr a gravimetrické stanovení aerosolových částic (dříve označovaných jako polétavý prach). Gravimetrické stanovení bylo provedeno v Praze v Centrální laboratoři imisí (CLI) Českého hydrometeorologického ústavu (ČHMÚ), stejně jako následná analýza. Ta byla provedena podle normy ČSN EN ISO 14902.

Zajištění kvality SSIM CLI je součástí Státní sítě imisního monitoringu (SSIM), který je podle normy ČSN EN ISO/IEC 17025 akreditovaná laboratoř č. 1460 u Českého institutu pro akreditaci (ČIA) pro zkoušky a odběry uvedené v osvědčení o akreditaci. Kvalita odběrů a analýz vzorků je zajištěna v rámci akreditace vyškolenými pracovníky SSIM, kteří mají k dispozici schválené akreditované interní předpisy, standardní operační postupy, návody i Příručku kvality a Metrologický řád. Podle těchto předpisů provádějí kontroly, kalibrace, metrologické navazování čidel, měřidel, vzorkovačů analyzátorů a všechny akreditované činnosti.

Množství zpracovaných vzorků Tímto způsobem v rámci interního projektu ČHMÚ na prověření zdroje kadmia na Tanvaldsku a (případně na jeho identifikování) bylo ve dvou kampaních (letní a zimní) odebráno a proměřeno zhruba 348 vzorků (včetně polních blanků). Dále bylo pro tyto účely použito 328 vzorků ze stanice SSIM Tanvald-školka z let 2015 a 2016. Pro statistické zpracování modelem U.S. EPA Possitive Matrix Factorization (PMF) po analýzách metodou hmotnostní spektrometrie s indukčně vázanou plazmou tak bylo touto metodou získáno téměř 36 tisíc výsledků.

PMF model vyvinutý specialisty americké agentury pro ochranu prostředí (Environmental Protection Agency) statistická metoda spadající pod faktorovou analýzu snaží se najít určitý počet faktorů (zdrojů) a velikost jejich příspěvků ke znečištění ovzduší

x ij p k 1 PMF e x ij naměřená data f profil znečišťujících látek jednotlivých faktorů k g množství příspěvku faktoru k celkové hmotnosti vzorku e ij reziduum kombinace vzorek-znečišťující látka SW se snaží minimalizovat chybu e ij pomocí bezrozměrné objektové funkce Q u individuální nejistota naměřených koncentrací g ik f kj ij Q n m i 1 j 1 x ij p k 1 u g ij ik f kj 2 n m i 1 j 1 e u ij ij 2

Příprava dat Chybějící data nahrazena geometrickým průměrem a u = 4*GAVG Data pod mezí detekce nahrazena ½ MD a u = (5/6+ ½ )*MD

Rozložení analytů mezi faktory

Normalizované příspěvky jednotlivých faktorů

F1 Zdroj kadmia

F2 Lokální vytápění

F3 Lokální průmysl

F4 Pozadí, doprava

F5 Zdroj olova

F6 Eroze půdy, resuspenze

F7 Mořský aerosol

PM 10 příspěvky faktorů ke hmotě (na základě měření pouze metodou ICP-MS) (U faktoru nazvaném Zdroj olova byl zjištěn příspěvek nižší než 0,05 %)

Koláčky

Nejistota odhadu příspěvků faktorů k hmotnostním koncentracím PM 10 Vychází z dat naměřených metodou ICP-MS Konsekutivní opakování výpočtů s použitím podvýběru (n=32) Při každém úspěšném přiřazení původnímu řešení odhad minima a maxima volnosti v zastoupení každého prvku zvlášť (při maximální změně Q 0,6) Tento přístu postihuje i možnou tzv. rotaci faktorů v řešení Pořadí faktoru Název faktoru Podíl na hmotnostních koncentracích aerosolových částic frakce PM 10 [%] Odhad nejistoty podílu [%] 1 Zdroj kadmia 5,3 ±2,5 2 Lokální vytápění 17,9 ±7,7 3 Lokální průmysl 18,4 ±8,9 4 Pozadí, doprava 41,8 ±8,9 5 Zdroj olova < 0,05 ±3,6 6 Eroze půdy, resuspenze 8,0 ±4,5 7 Mořský aerosol 8,5 ±6,7

9 f faktor vyskytující se jen na přelomu roku

Závěry 1 Nejvyšší průměrné koncentrace kadmia na stanici Tanvald-Elsklo a pak na dalších lokalitách v Tanvaldu a Desné Nejnižší průměrné i maximální koncentrace byly naměřeny na horských stanicích Souš a Jizerka

Závěry 2 Nárůst koncentrací kadmia nebyl doprovázen odpovídajícím nárůstem koncentrací PM10 Největší podobnost časových průběhů koncentrací kadmia vykazovaly během letní kampaně stanice Tanvald-Elsklo a Tanvald-Popelnice a na druhou stranu pak skupina stanic Desná-SÚS, Souš a Jizerka.

Závěry 3 nebylo zjištěno, že by dnům s nízkými, resp. vysokými koncentracemi na stanici Tanvald-školka odpovídaly jiné převažující směry proudění Nebyla prokázána významnější vazba mezi denními spotřebami kadmia v PRESIOSA ORNELA, a.s. a změřenými koncentracemi kadmia

Závěry 4 Prvek, který se časovým průběhem koncentrací nejvíce podobá kadmiu a zároveň se touto podobností odlišuje od ostatních analytů je selen a to zejména na stanicích Tanvald-školka, Tanvald-Elsklo, Tanvald-Popelnice, Desná-SÚS (léto) a Souš (zima). Na stanicích Jizerka a Souš se takovýto prvek identifikovat nepovedlo.

Závěry 5 PMF identifikovala sedm faktorů charakterizovaných kterými lze vyjádřit celkovou koncentraci PM10. Jedním z nich je zdroj kadmia, v němž je zastoupeno 85 % kadmia a dále 49 % selenu a 35 % chromu. Tento faktor pouze okrajově přispívá k celkové koncentraci PM10, ke které naopak nejvíce přispívají faktory Pozadí a doprava, v zimě srovnatelným způsobem Lokální vytápění, a dále Lokální průmysl.

Závěry 6 Na základě uvedených výsledků lze říci, na území obcí Tanvald a Desná leží jeden dominantní zdroj kadmia, který rozhodující měrou přispívá ke koncentracím této znečišťující látky v ovzduší. Tento zdroj se pravděpodobně nachází mezi stanicemi Tanvald- Elsklo a Desná-SÚS. Zároveň je charakteristický tím, že v podobném režimu, jako kadmium emituje selen a částečně také chrom. I s ohledem na prvky používané ve sklářství se lze s vysokou pravděpodobností domnívat, že tímto zdrojem je PRECIOSA ORNELA, a.s.

Realizace interního projektu ČHMÚ Projekt vznikl za podpory vedení Českého hydrometeorologického ústavu. Zásluhu za zdárný průběh projektu má i vedení obce Tanvald, které významně pomohlo při zajištění lokalit pro odběr a Liberecký kraj, který se finančně podílel na realizaci projektu.

Děkujeme za pozornost! P-ÚL OEZ OME CLI