A budapesti aeroszol PM10 frakciójának kémiai jellemzése Muránszky Gábor, Óvári Mihály, Záray Gyula ELTE KKKK 2006.
Az előadás tartalma - Mintavétel helye és eszközei - TOC és TIC vizsgálati eredmények - Elemanalitikai vizsgálatok ICP-MS módszerrel (teljes és vízoldható hányad) - Az eredmények kemometriai értékelése - Összefoglalás
Konténerállomás, Széna-tér
PM 10 fej
Mintavevőrendszer paraméterei -Greenlab DHA-80 típusú nagy térfogatáramú mintavevő (500 l/perc) -Whatman QM-A kvarcszálas szűrő (kiizzítva 550 C-on) -Mintavétel időtartama: 1440 vagy 5760 perc -A mintázott levegő térfogata: 720 vagy 2880 m 3 -A felfogott aeroszol átlagos tömege: 60 vagy 240 mg -mért meteorológiai paraméterek: napsugárzás, szélsebesség, hőmérséklet, páratartalom -gázszennyezők: NO, NO 2, NO x, CO, SO 2, O 3
PM10 koncentrációjának változása a mintavételi időszak alatt 20 18 16 14 12 10 8 6 PM10 (ug/m3) határérték (24 órás) koncentráció / µg/m 3 4 2 2004-09-01 2004-10-01 2004-10-31 2004-11-30 2005-01-04 2005-02-03 2005-03-05 2005-04-04 2005-05-04 2005-06-03 2005-07-06 2005-08-05
45,00 4 35,00 3 25,00 2 15,00 1 5,00 Teljes szervetlen- (TIC) és szerves- (TOC) széntartalom meghatározása I. PM10 határérték: 50 µg/m 3 PM10 ug/m3 TOC ug/m3 TIC ug/m3 04.10. 04.11. 04.12. 05.01. 05.02. 05.03. 05.04. 05.05. 05.06. 05.07. 05.08. 04.09. koncentráció ug/m3
Teljes szervetlen- (TIC) és szerves- (TOC) széntartalom meghatározása II. TOC-PM10 arány %-ban kifejezve 55,0 50,0 45,0 40,0 35,0 30,0 % 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 04.09. 04.10. 04.11. 04.12. 05.01. 05.02. 05.03. 05.04. 05.05. 05.06. 05.07. 05.08.
Elemanalitikai vizsgálatok 1, Az elemek teljes koncentrációjának meghatározásához: 1/4 szűrő + 10 cm 3 királyvíz Anton-Paar típusú mikrohullámú feltáró berendezésben (25 perc feltárási idő) 2, Vizes extrakció ultrahangos fürdőn, szobahőmérsékleten, 150 percig
14/2001. (V. 9.) KöM-EüM-FVM együttes rendelet a légszennyezettségi határértékekről, a helyhez kötött légszennyező pontforrások kibocsátási határértékeiről Egészségügyi határétékek rákkeltő anyagokra (µg/m3): Egészségügyi határétékek (µg/m 3 ): órás 24 órás éves SO 2 250 125 50 NO 2 100 85 40 NO X 200 150 70 CO 10000 5000 3000 PM10-50 40 Pb - - 0,3 O 3 napi 8 órás mozgó átlagok maximuma, 120 µg/m 3 órás 24 órás éves As - - 0,01 Be - - 0,05 Cd - - 5 Cr - - 0,05 Ni - - 0,025 Tervezési irányértékek (µg/m3): órás 24 órás éves Sb, kivéve Sb 2 O 3-1 - Zn - 10 - Co - 0,1 - Mn - 1 - Sn - 20 - Cu - 1 - V - 1 -
A 2004 szeptember és 2005 augusztus közötti időszakban havonta végzett vizsgálatok eredményei Pb vízoldható komponenseinek aránya V vízoldható komponenseinek aránya ng/m3 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 teljes vizes ng/m3 12,00 1 8,00 6,00 4,00 2,00 teljes vizes szept nov jan Határérték: 300 ng/m 3 szept nov jan márc máj júl Irányérték: 1000 ng/m 3 Cr vízoldható komponenseinek aránya Mn vízoldható komponenseinek aránya 3 7 25,00 6 ng/m3 2 15,00 1 teljes vizes ng/m3 5 4 3 2 teljes vizes 5,00 1 szept nov jan márc máj júl Határérték: 50 ng/m 3 szept nov jan márc máj júl Irányérték: 1000 ng/m 3
Fe vízoldható komponenseinek aránya Co vízoldható komponenseinek aránya 2500 1,20 2000 1,00 ng/m3 1500 1000 500 teljes vizes ng/m3 0,80 0,60 0,40 0,20 teljes vizes 0 szept nov jan márc máj júl Nincs szabályozva szept okt nov dec jan febr márc ápr máj jún júl aug Irányérték: 100 ng/m 3 Sb vízoldható komponenseinek aránya Cu vizoldható komponenseinek aránya ng/m3 4 35,00 3 25,00 2 15,00 1 5,00 szept nov jan márc máj júl Irányérték: 1000 ng/m 3 teljes vizes ng/m3 9 8 7 6 5 4 3 2 1 szept nov jan márc máj júl teljes vizes Irányérték: 1000 ng/m 3
Cd vízoldható komponenseinek aránya 7,00 6,00 5,00 ng/m3 4,00 3,00 teljes vizes 2,00 1,00 szept okt nov dec jan febr aug Határérték: 5 ng/m 3
Elemkoncentrációk és a vízoldható rész éves átlaga Határ- /irányérték Mért koncentráció Vízoldható hányad ng/m 3 ng/m 3 % Fe - 1560 5 Pb 300 44,1 10 Cu 1000* 40,2 32 Mn 1000* 30,1 39 Sb 1000* 11,6 19 Cr 50 9,86 12 Ni 25 3,86 14 V 1000* 3,43 31 Cd 5 2,10 23 Co 100* 0,40 18 * 24 órás határérték
A vizes extrakció során mért elemkoncentrációk, meteorológiai paraméterek és a gázszennyezők koncentrációinak kemometriai értékelése
Nagyvárosok PM10 frakciójának összehasonlítása Budapest, Széna-tér Bécs Bern Zürich Firenze Madrid Buenos Aires Sao Paulo fémek 2004-2005 2000 1999 1999 1997 1999 2001 1997 Pb 36,3 22,1 49,0 50,0 53,0 118 21,0 39,0 Fe 1430 181 2048 1611 1520 1930 710 853 Co 0,33 0,11 - - - - - - Ni 3,27 1,60 3,00 3,60 12,0 4,00 2,50 8,20 Cu 40,2 11,0 74,0 75,0 80,0 112 20,3 15,6 Zn 51,4 35,0 - - 60,0 93,0 62,6 145 Sb 9,83-5,60 8,80 - - 3,60 - Tl 0,12-0,06 0,03 - - - - V 2,92 1,83 1,40 1,60 9,00 4,00-16,9 Cr 8,86 0,79 - - 11,0 - - 4,20 Mn 27,1 6,70 25,0 17,0 19,0 22,0 16,6 21,9 Ga 0,26-0,10 0,07 - - - - Rb 1,94-0,68 0,61 - - - - Mo 2,69-4,46 5,00 5,00-0,40 - Cd 1,55 0,44 0,26 0,26 - - - - koncentrációk ng/m 3 -ben kifejezve Budapest Bécs Barcelona Madrid Szöul Washington 2004-05 2000 2001 1999 1999 2000 TC / µg/m 3 12,4 9,2 9,4 15,1 19,5 5,0
Összefoglalás I. A TOC és a TIC értékek összeadásával számolható teljes széntartalom (TC) éves átlagos értékét más nagyvárosokban mért értékekkel összehasonlítva a Budapesten mért értékek ebben az esetben sem voltak kirívóak. A királyvizes feltárásból nyert adatok alapján a vizsgált elemek a légköri koncentrációk szerint 4 csoportba oszthatóak: 1. Fe (1600 ng/m 3 ) 2. Pb, Mn, Zn, Cu, Sn, Sb, Cr (10-50 ng/m 3 ) 3. V, Mo, Cd, Rb, Ni, Sr, Li ( 2-8 ng/m 3 ) 4. Co, Ga, Bi, Ag, Te, Tl, U, Pt (n.d.-0,4 ng/m 3 ) Jelenleg immissziós határértékek a következő fémekre vannak: Pb, Cd, Cr, Ni, Sb, Zn, Co, Sn, Cu, V, Mn, Fe. Ezen fémek közül a mért koncentrációk egyszer sem haladták meg a határértékeket.
Összefoglalás II. A vizes extrakcióból nyert adatok alapján a vizsgált elemek a biológiai felvehetőség (vízoldható hányad) alapján 5 csoportba oszthatóak: 1. Zn, Tl (70-100%) 2. Mn, Cu, Sr, U, Rb, V, Cd (30-50%) 3. Mo, Li, Ni, Co, Sb (15-25%) 4. Ga, Bi, Ag,Te, Sn, Cr, Pb, Fe (2-10%) 5. Pt (n.d. miatt nem értékelhető) A kemometriai kiértékelés során megállapítást nyert, hogy azonos forráshellyel valószínűsíthetők a következő paraméterek: Cu-Sb, O 3 -napsugárzás. Az irodalmi adatokkal való összevetésben Budapest az elemkoncentrációk alapján a PM10 frakció vonatkozásában átlagos szennyezettségűnek tekinthető.
Következő kutatási lépések Nanotoxikológiai kutatások azt igénylik, hogy a figyelmünket a PM2.5 frakció vizsgálatára fordítsuk, hiszen egészségügyi szempontból ez a mérettartomány a meghatározó. További célunk a vízoldható frakcióból is a TOC meghatározása, valamint a poliaromás szénhidrogének vizsgálata.
Köszönetnyílvánítás A munkához nyújtott segítséget szeretnénk megköszönni: A Fővárosi Önkormányzat Környezetvédelmi Bizottságának A Közép-Dunavölgyi Környezetvédelmi és Vízügyi Felügyelőségnek A QUALITEST LAB. Kft.-nek
Köszönöm a figyelmüket!
Az elemek koncentrációját befolyásoló meteorológiai paraméterek időbeli változása Szélsebesség változása a mintavételi időszak alatt (24 órás átlag) 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 01.09.04 01.10.04 31.10.04 30.11.04 30.12.04 29.01.05 28.02.05 30.03.05 29.04.05 29.05.05 28.06.05 28.07.05 27.08.05 szélsebesség / m/s
Az elemek koncentrációját befolyásoló meteorológiai paraméterek időbeli változása Hőmérséklet változása a mintavételi időszak alatt (24 órás átlag) 35 30 25 20 15 10 5 0-5 -10 01.09.04 01.10.04 31.10.04 30.11.04 30.12.04 29.01.05 28.02.05 30.03.05 29.04.05 29.05.05 28.06.05 28.07.05 27.08.05 hőmérséklet / C
Az elemek koncentrációját befolyásoló meteorológiai paraméterek időbeli változása Páratartalom változása a mintavételi időszak alatt (24 órás átlag) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 01.09.04 01.10.04 31.10.04 30.11.04 30.12.04 29.01.05 28.02.05 30.03.05 29.04.05 29.05.05 28.06.05 28.07.05 27.08.05 %-os páratartalom
Az elemek koncentrációját befolyásoló meteorológiai paraméterek időbeli változása Napsugárzás változása a mintavételi időszak alatt (24 órás átlag) 300 250 200 150 100 50 0 01.09.04 01.10.04 31.10.04 30.11.04 30.12.04 29.01.05 28.02.05 30.03.05 29.04.05 29.05.05 28.06.05 28.07.05 27.08.05 napsugárzás / W/m 2
Az elemek kémiai formáját befolyásoló paraméterek időbeli változása SO2 koncentrációjának változása a mintavételi időszak alatt 14 12 10 8 6 4 SO2 (ug/m3) határérték (24 órás) koncentráció / µg/m 3 2 2004-09-01 2004-10-01 2004-10-31 2004-11-30 2005-01-04 2005-02-03 2005-03-05 2005-04-04 2005-05-04 2005-06-03 2005-07-06 2005-08-05
Az elemek kémiai formáját befolyásoló paraméterek időbeli változása NOx koncentráció változása a mintavételi időszak alatt 40 35 30 25 20 15 10 NOx (ug/m3) határérték (24 órás) koncentráció / µg/m 3 5 2004-09-01 2004-10-01 2004-10-31 2004-11-30 2005-01-04 2005-02-03 2005-03-05 2005-04-04 2005-05-04 2005-06-03 2005-07-06 2005-08-05
Az elemek kémiai formáját befolyásoló paraméterek időbeli változása NO2 koncentrációjának változása a mintavételi időszak alatt 16 14 12 10 8 6 4 NO2 (ug/m3) határérték (24 órás) koncentráció / µg/m 3 2 2004-09-01 2004-10-01 2004-10-31 2004-11-30 2005-01-04 2005-02-03 2005-03-05 2005-04-04 2005-05-04 2005-06-03 2005-07-06 2005-08-05
Az elemek kémiai formáját befolyásoló paraméterek időbeli változása NO koncentrációjának változása a mintavételi időszak alatt 20 18 16 14 12 10 NO (ug/m3) 8 6 4 koncentráció / µg/m 3 2 2004-09-01 2004-10-01 2004-10-31 2004-11-30 2005-01-04 2005-02-03 2005-03-05 2005-04-04 2005-05-04 2005-06-03 2005-07-06 2005-08-05
Az elemek kémiai formáját befolyásoló paraméterek időbeli változása CO koncentrációjának változása a mintavételi időszak alatt 600 500 400 300 200 CO (ug/m3) határérték (24 órás) koncentráció / µg/m 3 100 2004-09-01 2004-10-01 2004-10-31 2004-11-30 2005-01-04 2005-02-03 2005-03-05 2005-04-04 2005-05-04 2005-06-03 2005-07-06 2005-08-05
Az elemek kémiai formáját befolyásoló paraméterek időbeli változása Ózon koncentrációjának változása a mintavételi időszak alatt 9 8 7 6 5 Ózon (ug/m3) 4 3 2 koncentráció / µg/m 3 1 2004-09-01 2004-10-01 2004-10-31 2004-11-30 2005-01-04 2005-02-03 2005-03-05 2005-04-04 2005-05-04 2005-06-03 2005-07-06 2005-08-05