Výsledky analýzy měření koncentrací suspendovaných částic analyzátory GRIMM Josef Keder Český hydrometeorologický ústav
Co to je GRIMM? Analyzátor určený k sledování počtu částic prašného aerosolu v okolním ovzduší. Hlavní výhoda - schopnost současně měřit tři velikostní frakce PM1 PM2,5 PM1 Rychlost, výsledky kontinuálně a v reálném čase, minimální časový interval je 6 vteřin Automatická kontrola a regulace průtoku vzorkovaného vzduchu Vestavěný senzor teploty, vlhkosti a barometrického tlaku, automatická kompenzace vlhkosti Konzultační den, 6.12.26 2
Princip Počítání částic prašného aerosolu různých velikostních frakcí pomocí metody ortogonální nefelometrie (měření rozptylu světla v úhlu 9 ). Provádí se průchodem světla velmi úzkým proudem okolního vzduchu. Zdrojem světla polovodičová laserová dioda emitující laserový paprsek o vlnové délce 685 nm s maximálním výkonem 6 mw. Fotocitlivou diodou měřeno je rozptýlené světlo v pravém úhlu k původnímu směru paprsku. Výstup - aktuální počty částic nebo hmotnostní koncentrace prašného aerosolu v okolním ovzduší v jednotlivých frakcích Konzultační den, 6.12.26 3
Proč sledování velikostního spektra? Zdravotní účinky Depozice v člověčích plicích závisí na velikosti (částic) Částice od 3 do1 mikrometrů deponovány v horní části traktu, vrací se zpět do hrtanu PM2.5 deponují v plicních sklípcích Konzultační den, 6.12.26 4
Co analýza dat GRIMM sledovala? Porovnání koncentrací PM1 s měřením AIM Hledání zákonitostí a struktur v podílech frakcí na celkové koncentraci PM1, časové změny Vazba na meteorologické podmínky Konzultační den, 6.12.26 5
Data Období: 22.9. 25 až 8.1.26 Stanoviště: stanice AIM Ostrava-Fifejdy Data: hmotnostní koncentrace frakcí PM1, PM2.5 a PM1 z GRIMMu, PM1 a další polutanty z AIM, meteorologie (T2M, RH, GLRD, vítr) z AIM Fifejdy Konzultační den, 6.12.26 6
Porovnání s AIM korelace, třídy T2M 22 2 18 16 14 12 1 8 6 4 2-2 -5 5 1 15 2 25 3 35 4 45 5-5 5 1 15 2 25 3 35 4 45 5-5 5 1 15 2 25 3 35 4 45 5-5 5 1 15 2 25 3 35 4 45 5 GM1 22 2 18 16 14 12 1 8 6 4 2-2 T2M: <= -2-5 5 15 25 35 45 1 2 3 4 5 T 2M: (-2;-15] -5 5 15 25 35 45 1 2 3 4 5 T2M: (-15;-1] -5 5 15 25 35 45 1 2 3 4 5 T 2M: (-1;-5] -5 5 15 25 35 45 1 2 3 4 5 22 2 18 16 14 12 1 8 6 4 2-2 -5 T2M: (-5;] 5 15 25 35 45 1 2 3 4 5 T2M: (15;2] T2M: (;5] -5 5 15 25 35 45 1 2 3 4 5 T2M: > 2 PM1 T2M: (5;1] T2M: (1;15] T2M: <= -2 GM1 = 18.832+.4346*x T2M: (-2;-15] GM1 = 15.789+.3936*x T2M: (-15;-1] GM1 = 29.8848+.3659*x T2M: (-1;-5] GM1 = 16.4124+.432*x T2M: (-5;] GM1 = 1.6472+.4883*x T2M: (;5] GM1 = 8.619+.5415*x T2M: (5;1] GM1 = 7.342+.5617*x T2M: (1;15] GM1 = 7.235+.4758*x T2M: (15;2] GM1 = 5.948+.5139*x T2M: > 2 GM1 = 8.8332+.497*x GRIMM značně podceňuje Konzultační den, 6.12.26 7
Definovány podíly frakcí z dat GRIMM Hodinové hodnoty GM1/GM1 GM25/GM1 (GM25-GM1)/GM1 (GM1-GM25)/GM1 Konzultační den, 6.12.26 8
Rozložení podílů frakcí versus teplota (1) 1. Medián; Box: 25%-75%; Whisker: 5%-95%.9.8.7.6.5.4.3 GM25/GM1 GM1/GM1 Pro nízké teploty je GM25 tvořena převážně GM1.2-3 -2-1 1 2 3 4 T2M Konzultační den, 6.12.26 9
Rozložení podílů frakcí versus teplota (2) 1.1 1..9 GM1/GM25.8.7 Pro nízké teploty je GM25 tvořena převážně GM1.6.5.4 Medián 25%-75% 5%-95% -15-1 -5 5 1 15 2 25 T2M Konzultační den, 6.12.26 1
Rozložení podílů frakcí versus RH (1) 1..9 Medián; Box: 25% -75%; Whisker: 5% -95% Pro vysoké RH roste podíl GM1 na GM25, pokles blízko stavu nasycení.8.7.6.5.4.3 GM25/GM1 GM1/GM1.2 4 5 6 7 8 9 1 RH Konzultační den, 6.12.26 11
Rozložení podílů frakcí versus RH (2) 1.1 1..9 Pro vysoké RH roste podíl GM1 na GM25, pokles blízko stavu nasycení GM1/GM25.8.7.6.5.4 Medián 25%-75% 5%-95% 4 5 6 7 8 9 1 RH Konzultační den, 6.12.26 12
Rozložení podílů frakcí versus WV 1.1 1..9 GM1/GM25.8.7.6 Mediány GM1 a GM25 shodné Rozdíl pro WV nad 4m/s?? resuspenze??.5.4 Medián 25%-75% 5%-95% 1 2 3 4 5 WV Konzultační den, 6.12.26 13
Časové asové změny podílů frakcí IX/5 24 22 2 18 16 14 Pravotočivě: GM1/GM1 GM25_GM1/GM1 GM1_GM25/GM1 HOUR 12 1 8 6 4 2-2 5 1 15 2 25 3 DAY Konzultační den, 6.12.26 14
Časové změny podílů frakcí I/6 24 22 2 18 16 14 HOUR 12 1 8 6 4 2 Pravotočivě: GM1/GM1 (GM1-GM25)/GM1 (GM25-GM1)/GM1-2 5 1 15 2 25 3 DAY Konzultační den, 6.12.26 15
Časové změny podílů frakcí IV/6 24 22 2 18 16 14 Pravotočivě: GM1/GM1 (GM1-GM25)/GM1 (GM25-GM1)/GM1 HOUR 12 1 8 6 4 2-2 5 1 15 2 25 3 DAY Konzultační den, 6.12.26 16
Existují typické profily frakcí? (GM25-GM1)/GM1 GM 1/GM 1 (GM1-GM25)/GM1 Typické zastoupení frakcí, zleva doprava Typ 1 Typ 2 Typ 3 Typ 4 Použita shluková analýza Nalezeny 4 typy profilů zastoupení frakcí Další analýza pro tyto typy Konzultační den, 6.12.26 17
Podíly frakcí pro jednotlivé typy profilů 1 2 17.9% 9.% 81.1% 91.% 3 4 3.5%.4% 96.5% 99.6% Konzultační den, 6.12.26 18
Časové asové změny profilů frakcí, IX/5 IX / 25 3 25 2 DEN 15 1 5 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 22 24 HODINA Typ 1 Typ 2 Typ 3 Typ 4 Konzultační den, 6.12.26 19
Časové asové změny profilů frakcí, X/5 X / 25 3 25 2 DEN 15 1 5 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 22 24 HODINA Typ 1 Typ 2 Typ 3 Typ 4 Konzultační den, 6.12.26 2
Časové asové změny profilů frakcí, XI/5 XI / 25 3 25 2 DEN 15 1 5 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 22 24 HODINA Typ 1 Typ 2 Typ 3 Typ 4 Konzultační den, 6.12.26 21
Časové změny profilů frakcí, XII/5 XII / 25 3 25 2 DEN 15 1 5 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 22 24 HODINA Typ 1 Typ 2 Typ 3 Typ 4 Konzultační den, 6.12.26 22
Časové změny profilů frakcí, I/6 I / 26 3 25 2 DEN 15 1 5 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 22 24 Typ 1 Typ 2 Typ 3 Typ 4 HODINA Konzultační den, 6.12.26 23
Časové asové změny profilů frakcí, II/6 II / 26 3 25 2 DEN 15 1 5 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 22 24 HODINA Typ 1 Typ 2 Typ 3 Typ 4 Konzultační den, 6.12.26 24
Časové asové změny profilů frakcí, III/6 III / 26 3 25 2 DEN 15 1 5 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 22 24 HODINA Typ 1 Typ 2 Typ 3 Typ 4 Konzultační den, 6.12.26 25
Časové asové změny profilů frakcí, IV/6 IV / 26 3 25 2 DEN 15 1 5 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 22 24 HODINA Typ 1 Typ 2 Typ 3 Typ 4 Konzultační den, 6.12.26 26
Časové asové změny profilů frakcí, V/6 V / 26 3 25 2 DEN 15 1 5 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 22 24 HODINA Typ 1 Typ 2 Typ 3 Typ 4 Konzultační den, 6.12.26 27
Časové asové změny profilů frakcí, VI/6 VI / 26 3 25 2 DEN 15 1 5 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 22 24 HODINA Typ 1 Typ 2 Typ 3 Typ 4 Konzultační den, 6.12.26 28
Časové asové změny profilů frakcí, VII/6 VII / 26 3 25 2 DEN 15 1 5 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 22 24 HODINA Typ 1 Typ 2 Typ 3 Typ 4 Konzultační den, 6.12.26 29
Časové asové změny profilů frakcí, VIII/6 VIII / 26 3 25 2 DEN 15 1 5 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 22 24 HODINA Typ 1 Typ 2 Typ 3 Typ 4 Konzultační den, 6.12.26 3
Časové asové změny profilů frakcí, IX/6 IX / 26 3 25 2 DEN 15 1 5 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 22 24 HODINA Typ 1 Typ 2 Typ 3 Typ 4 Konzultační den, 6.12.26 31
Časové asové změny profilů frakcí, X/6 X / 26 3 25 2 DEN 15 1 5 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 22 24 HODINA Typ 1 Typ 2 Typ 3 Typ 4 Konzultační den, 6.12.26 32
Výskyt typických profilů, vazba na T2M 35 3 25 2 15 T2M 1 5-5 -1-15 1 2 3 4 TYP Medián 25%-75% 5%-95% Konzultační den, 6.12.26 33
Výskyt typických profilů, vazba na RH 1 9 8 7 RH 6 5 4 3 1 2 3 4 TYP Medián 25%-75% 5%-95% Konzultační den, 6.12.26 34
Výskyt typických profilů, vazba na T2M a RH 11 1 9 TYP 1 TYP 2 TYP 3 TYP 4 8 7 RH 6 5 4 3 2-3 -2-1 1 2 3 4 T2M Konzultační den, 6.12.26 35
Výskyt typických profilů, vazba na WV 3. 2.5 2. WV 1.5 1..5. 1 2 3 4 TYP Medián 25%-75% 5%-95% Konzultační den, 6.12.26 36
Disagregace PM1 z AIMu pomocí podílů frakcí zjištěných z GRIMMu (I/26) 5 45 4 PM1 PM25hyp PM1hyp 35 Koncentrace [µg.m -3 ] 3 25 2 15 1 5 1. - 15.1.26 Konzultační den, 6.12.26 37
Disagregace PM1 z AIMu pomocí podílů frakcí zjištěných z GRIMMu (VII/26) 14 PM1 12 PM25hyp PM1hyp 1 Koncentrace [µg.m -3 ] 8 6 4 2 1. - 15.7.26 Konzultační den, 6.12.26 38
Závěry GRIMM ve srovnání s AIM výrazně podceňuje hmotnostní koncentrace PM1, nicméně data jsou homogenní a dobře korelovaná s AIM daly by se najít korekční vztahy pro přepočet nebo pomocí zjištěných podílů frakcí disagregovat PM1 z AIMu Zastoupení podílů GM1, GM2.5, GM1-GM2.5 a GM2.5-GM1 v celkové koncentraci GM1 vykazuje zřetelné časové změny a vazbu na meteorologické prvky Lze definovat typické profily těchto podílů, jejich využitím se přítomnost struktur v datech stane ještě výraznější Při poklesu teploty a růstu relativní vlhkosti stále více dominovala frakce GM25 a GM1, podíl GM1 na GM1 až.9, nebezpečné z hlediska ochrany zdraví Vliv rychlosti větru se nutno dále analyzovat (resuspenze) Konzultační den, 6.12.26 39