swietlicki monitoring methods fkf100 2008

Document Sample
swietlicki monitoring methods fkf100 2008 Powered By Docstoc
					Air Pollution Monitoring Methods
 Mätmetoder för luftföroreningar

              FKF100 vt-2008


  Erik Swietlicki
  Professor

  Avdelningen för Kärnfysik
  Lunds Tekniska Högskola
  Box 118, 21100 Lund
  e-post: Erik.Swietlicki@pixe.lth.se
Recommended Methods For Air Pollution
           Monitoring

              Links (also from FKF100 web site)
              Referenslaboratoriet för luft
              http://www.itm.su.se/reflab/matmetoder.html

              EMEP (english)
              http://www.itm.su.se/reflab/dokument/EMEP_Manual.pdf

              Vägverket
              http://www.vv.se/filer/publikationer/2001_128-4.pdf

              Naturvårdsverket – Luftguiden 2006
              http://www.naturvardsverket.se/Documents/bokhandeln/620-0141-8.htm
                    Mätmetoder
        Naturvårdsverket Handbok 2006:2 Luftguiden



• I första hand skall en referensmetod
  användas vid kontrollen av
  miljökvalitetsnormerna (MKN).

• Andra metoder får användas under
  förutsättning att de ger likvärdiga resultat.

• Referensmetoderna skall utgöra en
  jämförbar standard för andra metoder.
                                   Mätmetoder
                Naturvårdsverket Handbok 2006:2 Luftguiden
Rekommenderade metoder
En referensmetod är den metod som anges i NFS 2006:3 som referensmetod. Metoden
bör om möjligt användas som förstahandsval vid kontroll av luftkvaliteten enligt
mätföreskrifterna.
(Naturvårdsverkets föreskrifter NFS 2006:3 om kontroll av miljökvalitetsnormer för utomhusluft)

En likvärdig metod är en metod som bedöms ge likvärdiga resultat som
referensmetoden på mätplatsen. För att godkännas som likvärdig genomgår metoden ett
särskilt jämförelsetest för likvärdighet med referensmetoden i enlighet med
dokumentet ”Demonstration of Equivalence of Ambient Air Monitoring Methods”.

Annan standardiserad metod som under angivna förutsättningar kan användas för
kontroll av miljökvalitetsnormerna enligt NFS. Detta kan t.ex. vara en metod som
avvaktar en avsedd testprocedur för likvärdighet enligt svenska anvisningar.

Ovanstående ”likvärdiga metoder” samt ”andra standardiserade metoder” bör valideras
regelbundet mot referensmetoden.

Övriga standardiserade metoder
Dessa ger ett repeterbart resultat och kan användas vid objektiv skattning, för
kartläggning av halter, vid validering av beräkningar samt som komplement till mätningar
med rekommenderade metoder enligt mätföreskrifterna.
        Kvävedioxid (NO2) och kväveoxider (NOx)
Referensmetod: SS-EN 14211:2005 ”Utomhusluft – Standardmetod för mätning
 av koncentrationen av kvävedioxid och kvävemonoxid med kemiluminescens”

I huvudsak används fyra metoder för mätning av kvävedioxid (NO2):

• Automatisk mätning baserat på kemiluminescensteknik (referensmetod )
• DOAS (Differential Optical Absorption Spectroscopy), endast linjemätning
• Pumpad provtagning reduktion till nitrit på impregnerat glasfilter
  (rekommenderad metod inom EMEP) eller i flaska och med efterföljande
  kemisk analys av nitrit
• Diffusionsprovtagare (passiva provtagare) med efterföljande kemisk analys.

Rekommenderade metoder:
I första hand rekommenderas vid kontroll av miljökvalitetsnormen automatisk
   mätning enligt referensmetoden. DOAS kan användas som metod vid kontroll
   av miljökvalitetsnormen under förutsättning att regelbunden validering sker mot
   referensmetod.
         (EMEP Manual for Sampling and Chemical Analysis, Section 3.3)
       NOx (NO NO2) Chemiluminescense


                                  (O3)




NO 2  hv  NO 2
   *
                                         (NO)



                              (NOx)                (NOx)




         http://www.fysik.lu.se/eriksw/fkf100/material/ecophysics-cd700al.pdf
        NO/NOx Kemiluminiscens-instrument
Instrumentet har två mätceller för NO respektive NOx. Den inkommande gasen
    delas up i två strömmar, hälften till vardera cell. Halva flödet går direkt till
    reaktionskammaren för NO. Andra halvan av flödet passerar först en
    konverter (molybden) där NO2 omvandlas till NO innan gasen når
    reaktionskammaren för NOx. Instrumentet har en inbyggd ozongenerator
    som genererar ozon av den omgivande luften. Luften torkas först så att den
    är fri från fukt.
I reaktionskamrarna reagerar NO som är en mycket instabil molekyl med ozonet
    och NO2 bildas. 10 - 20 procent av den bildade kvävedioxiden är i exciterad
    form. När den återbildas till vanlig kvävedioxid avges energi i form av ljus
    vars intensitet är proportionell mot NO-koncentrationen.
                            NO 2  hv  NO 2
                                 *



Ljuset som ligger i intervallet 600 - 3000 nm med ett maximum på 1200 nm
   detekteras med en fotomultiplikator. Fotomultiplikatorn omvandlar
   ljussignalen till en elektrisk signal.
NO2-koncentrationen erhålls genom att NO-koncentrationen subtraheras från
   NOx-koncentrationen.
                   DOAS
Diferential Optical Absorption Spectrometry
                http://www.opsis.se/




                 O3
          SO2          BTX
                NO2
                           Svaveldioxid (SO2)
Referensmetod: SS-EN 14212:2005 ”Utomhusluft – Standardmetod för mätning
 av koncentrationen av svaveldioxid med ultraviolett fluorescens”.

I huvudsak används fyra metoder för mätning av svaveldioxid (SO2):

• Automatisk mätning baserat på UV-fluorescenseteknik (referensmetod)
• DOAS (Differential Optical Absorption Spectroscopy), endast linjemätning.
• Pumpad provtagning med absorption på impregnerat filter (rekommenderad
  metod inom EMEP) med efterföljande kemisk analys av sulfat.
• Diffusionsprovtagare (passiva provtagare) med efterföljande kemisk analys.

Rekommenderade metoder:
I första hand rekommenderas vid kontroll av miljökvalitetsnormen automatisk
   mätning enligt referensmetoden. DOAS kan användas som metod för kontroll
   av miljökvalitetsnormen under förutsättning att regelbunden validering sker mot
   referensmetod.

        (EMEP Manual for Sampling and Chemical Analysis, Section 3.2)
         SO2 Pulsed Fluorescence




http://www.fysik.lu.se/eriksw/fkf100/material/thermoelectron-43c-so2.pdf
                   http://www.nilu.no/products/files/products/ss2000/1.cfm



           Sequential Air Sampler for reactive gases
Iodide absorption method for NO2
KOH-impregnated filter method for SO2
etc..

8 samples in a sequence
Typically 24 hours interval




  (EMEP Manual for
  Sampling and
  Chemical Analysis,
  Section 3.2)
                               Ozon (O3)
Naturvårdsverket ansvarar för att kontrollera miljökvalitetsnormerna för
 ozon.

Referensmetod: SS-EN 14625 ”Utomhusluft – Standardmetod för mätning
 av koncentrationen av ozon med ultraviolett fotometri”.

Rekommenderade metoder:
I första hand rekommenderas vid kontroll av miljökvalitetsnormen mätning
   enligt referensmetoden.

Övriga standardiserade metoder:
• Diffusionsprovtagare (passiva provtagare)
• Kemiluminescensteknik (Kontinuerlig automatisk mätmetod)
• DOAS Mätningarna bör valideras mot referensmetoden.


     (EMEP Manual for Sampling and Chemical Analysis, Section 3.9)
O3 UV Photometric method




                                                         253.7 nm




  http://www.itm.su.se/reflab/dokument/EMEP_Manual.pdf
Öresundsluft
 http://www.oresundsluft.com/
                            Partiklar (PM10)
Referensmetod: SS-EN 12341:1999, Filterinsamling, Gravimetrisk metod

PM10 definieras som partiklar som passerar igenom ett selektivt intag som med 50%
 effektivitet skiljer av partiklar med en aerodynamisk diameter av 10 µm.

I huvudsak har fyra metoder används vid mätning av PM10:
• TEOM i standardutförande, provgasledning uppvärmd till 50° C.
• TEOM med FDMS-modul
• BETA-absorption (Radioaktivt preparat)
• Uppsamling på filter och vägning enligt referensmetoden (med IVLs konstruktion)

Rekommenderade metoder:
I första hand rekommenderas vid kontroll av miljökvalitetsnormen mätning enligt
   referensmetoden. Filtermetoden enligt IVL’s provtagning och analys bedöms som
   likvärdig med referensmetoden.
TEOM enligt standardutförandet bedöms ge likvärdiga resultat som
   referensmetoden under vissa förutsättningar.
   Kontinuerlig mätning av aerosolmassan
                   TEOM

• Mäter aerosolmassan
• Kontinuerlig mätning
• On-line, automatisk
• Hög känslighet
• Kommersiellt tillgängligt
• Olika insug (PM10/PM2.5)
•Dyrt!


                  1   1 
   M ( g )  Ko  2  2 
                  f1 fo 
NILU Filter Holders
                          Partiklar (PM10)

Rekommenderade metoder utöver referensmetoden:


TEOM enligt standardutförandet bedöms ge likvärdiga resultat som
  referensmetoden under vissa förutsättningar.
Värden från mätning med TEOM-instrument med fabriksinställda faktorer
  korrigeras genom att de inbyggda korrektionerna tas bort och det
  okorrigerade värdet multipliceras enligt följande ekvation.

Korrigerat värde = (okorrigerat värde TEOM – 3.0)/1.03x1.3

För instrument vilka leverantören hävdar är ”faktorfria” görs ingen
   korrektion (här avses t.ex. IVLs provtagare och -instrument).
Validering av alla automatiska instrument sker mot referensmetoden.
                        Partiklar (PM2.5)


PM2,5 definieras som partiklar som passerar genom ett selektivt intag
  som med 50 % effektivitet skiljer av partiklar med en aerodynamisk
  diameter av 2,5 µm.

Rekommenderad metod för provtagning och mätning av PM2.5
Referensmetoden för provtagning och mätning av PM2,5 är den
  metod som beskrivs i SS-EN 14907:2005 ”Utomhusluft –
  Gravimetrisk standardmetod för att bestämma massfraktionen av
  PM2,5 av svävande partiklar.”
   Partikelavskiljning - olika konventioner




                                            PM10


                    PM2.5




IPM: Inhalerbar partikelfraktion (andel som kan inandas genom näsa eller mun)
TPM: Lungpartikelfraktion (eng. thoracic; andel som kan passera svalget)
RPM: Respirabel partikelfraktion (andel som kan nå lungblåsorna)
Rådhuset Malmö
Partiklar i finmoden            Partiklar i grovmoden




         Aerodynamisk partikeldiameter Dae (µm)
Intercalibration of PM samplers in Berlin
    Felkällor vid partikelmätning

Ursprunglig aerosol


Provtagnings-
effektivitet


Interna förluster
                            Aerosol-
                           provtagare
Sensorns respons
                            234 cm-3

Databearbetning
      Standarder för mätning av PM
        Befintliga och kommande

•   EN12341 PM10 Std. (1996)
•   EN 14907:2005 PM2.5
•   US EPA & National standards
•   2nd Daughter Directive (EU)
•   CAFE (Clean Air For Europe)
•   Dotterdirektiv for tungmetaller och PAH
    (Cd, Pb, Cu, Hg, As, Cr)
Lättflyktiga föreningar
som borde vara kvar
                                                        Partikel-bundet vatten
                                                        som borde avlägsnas



                                        Organiskt
                                           kol




                          Sot eller “elementärt kol”




                               Aerodynamisk diameter (µm)

                 Lättflyktiga föreningar som kan försvinna under eller efter provtagning
             USA och Europa
Krav på konditionering av filter vid vägning för
          bestämning av PM-halter

				
DOCUMENT INFO
Shared By:
Categories:
Tags:
Stats:
views:6
posted:7/19/2012
language:Swedish
pages:27