Charakterizace aerosolu ve vnitřním a vnějším prostředí školky v Čelákovicích J. Ondráček, N. Talbot, M. Cusack, V. Ždímal, P. Vodička a J. Schwarz Laboratoř chemie a fyziky aerosolů Ústav chemických procesů, AV ČR, v.v.i. Čelákovice 28.11. 2016
Aerosol(y) (ve zpravodajství obvykle pod pseudonymem prach nebo prachové částice ) obecná definice: kapalné či pevné částice dispergované obecně v plynné fázi (nejčastěji ve vzduchu) velikostní rozmezí: Svět aerosolů Reálný makro svět 1 nm 100 m (5 řádů!!!) 1 mm 100 m vs. vs.
Aerosol(y) koncentrační rozmezí (početní koncentrace): Svět aerosolů Reálný makro svět 100 nm částice 3,5 cm ping pongový míček 1 cm 3 sportovní hala 100 000 m 3 (100x50x20 m) 100 #/ cm 3 1 míček ve 4000 halách 10 000 #/ cm 3 1 míček ve 40 halách 100 000 000 #/ cm 3 200 míčků v 1 hale
P.A. Baron, K. Willeke (2001) Aerosol measurement, principles, techniques, and applications John Wiley & Sons, 2nd Edition, New York. Velikost částic a jejich tvar W. C. Hinds (1999) Aerosol Technology: Properties, Behaviour and Measurements of Airborne Particles John Wiley & Sons, 2nd Edition, New York.
Tvar částic http://earthobservatory.nasa.gov/features/aerosols/
Motivace pro studie sledující vztah mezi vnitřním a vnějším prostředím Lidé tráví většinu svého denního času ve vnitřním prostředí (přes 85%) doma v práci ve škole, školce, na kroužcích v rámci dopravy Hlavní vlivy lidské zdraví podmínky ve vnitřním prostředí (doma, kancelář) bezpečnost v pracovním prostředí (BOZP) ochrana pracovníků degradace kulturního dědictví (budovy, sochy, obrazy, manuskripty, apod.) atd.
Částice ve venkovním prostředí Částice generované zdroji ve vnějším prostředí doprava, domácí topeniště, průmyslové zdroje, továrny, elektrárny, atd. přírodní zdroje zvířený prach (pouště), mořský sprej, vulkány, lesní požáry, atd. vznik nových částic v atmosféře a mnoho dalších
Typické velikostní rozdělení a chemické složení venkovního aerosolu
Částice ve vnitřním prostředí Částice produkované vnějšími zdroji, které pronikají do vnitřního prostředí doprava, domácí topeniště, průmyslové zdroje, továrny, elektrárny, atd. přírodní zdroje zvířený prach, mořský sprej, vulkány, lesní požáry, atd. Částice produkované ve vnitřním prostředí domácí činnosti úklid, kouření, vaření, atd. kancelářské činnosti tiskárny, kopírky, atd. pracovní činnosti v rámci provozu výroba, obrábění, atd. fyzická činnost osob ve vnitřním prostředí, atd.
Chování částic a jejich transport Nejvýznačnější procesy ovlivňující hodnoty koncentrací ve vnitřním prostředí: penetrace (průnik) částic z vnějšího prostředí do prostředí vnitřního částice generované přímo ve vnitřním prostředí resuspenze deponovaných částic depozice částic na povrchy ve vnitřním prostředí odstranění částic pomocí ventilace (přirozené nebo nucené) fyzikálně chemické transformace částic (změny díky RH a chemickým reakcím)
Měřicí lokalita 2 týdenní měřicí kampaň, leden 2015 Malá soukromá školka (Ekolandia) 3 patrový rodinný dům přízemí 2 třídy s kuchyní 1. patro 2 ložnice 2. patro privátní byt
Měřicí lokalita
Měřicí přístroje Online přístroje (s vysokým časovým rozlišením) SMPS 3936 (EC 3080, CPC 3775) 2 x OPS 3330 Offline přístroje (pro následnou chemickou analýzu) 6 x LVS 2 x PM 10 quartz 2 x PM 2.5 quartz 2 x PM 2.5 Teflon
Měřicí kampaň vnitřní prostředí Online a offline přístroje Chodba + šatna
Měřicí kampaň vnější prostředí Offline přístroje + zahrada Vzorkování online přístrojů
Výsledky početní velikostní rozdělení VNITŘNÍ VNĚJŠÍ PRACOVNÍ NEPRACOVNÍ GMD [nm] UVNITŘ VENKU PRAC. 59.8±2.2 51.8±2.2 NEPRAC. 58.5±2.2 71.5±2.1 Mobilitní průměr částic [nm] Mobilitní průměr částic [nm]
Výsledky I/O poměr 1.6 I/O poměr Ratio 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 Weekday Pracovní den Víkend Weekend I/O poměr Pracovní 0.73±0.45 Víkend 0.58±0.18 0.4 0.2 0.0 03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 Čas v rámci Time dne of [HH:MM] Day I/O poměr > 1 zdroj ve vnitřním prostředí I/O poměr <1 zdrojvevnějším prostředí
Výsledky PM10 hmotnostní bilance VNĚJŠÍ VNITŘNÍ PRACOVNÍ VÍKEND 10% 5% 5% 8% 0% 1% 1% 0% 4% 38% 8% 20% 18% 5% 9% 11% 0% 1% 1% 0% 3% 26% 6% 20% 15% 18% 9% 1% 1% 1% 1% 0% 1% 27% 4% 22% 12% 16% 8% 2% 0% 1% 1% 0% 1% 39% 8% 12%
Závěry 10 denní intenzivní měřicí kampaň zaměřená na vnitřní/vnější prostředí ve školce početní velikostní rozdělení (spektrometr SMPS): nejvyšší koncentrace nanočástic a největší fluktuace pracovní dny venku doprava, vytápění a regionální průmyslové zdroje nejnižší koncentrace a nejmenší fluktuace víkend uvnitř žádné vnitřní zdroje částic, ztráty částic při penetraci z vnějšího do vnitřního prostředí I/O poměr celkových početních koncentrací (spektrometr SMPS): nejnižší v průběhu noci a brzkého rána nárazově zvýšený v průběhu dopravních špiček, oběda a uklízení (také v průběhu víkendů) rozklad dusičnanu amonného při přechodu z vnějšího do vnitřního prostředí nižší vnitřní koncentrace vyšší koncentrace Ca a Cl uvnitř resuspenze a úklid (+ možná také ze solení silnic) koncentrace organických látek pracovní dny > víkendy vnitřní zdroje (vaření + svíčky)
Poděkování Kolegům zlaboratoře chemie a fyziky aerosolů I. Ševčíkové and V. Procházkové EU projektu HEXACOMM EU (7. F.P.)
DÍKY ZA VAŠÍ POZORNOST