Stanovení OC a EC v ovzduší - portal.chmi.czportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2012/Novak_OCEC.… · Úvod • Elementární uhlík (EC) a organický uhlík (OC)

Stanovení OC a ECv ovzdušíIng. J. Novák

Ing. E. Chalupníčková

Úvod

• Elementární uhlík (EC) a organický uhlík (OC) jsou v různém poměru zastoupeny v jemné frakci částic (PM) v ovzduší. EC bývá většinou produktem nedokonalého spalování OC v dieslových motorech, ale může pocházet ve formě sazí i z jiných zdrojů.

• Důvodem pro zahrnutí měření EC a OC v PM2.5 ve venkovských pozaďových lokalitách do „EU Directive 2008/50/EC on ambient air and cleaner air for Europe“ byla zdravotní rizika v důsledku vdechování a možnost označení zdrojů znečišťování ovzduší .

Princip stanovení• Organický uhlík (OC) a elementární uhlík (EC) se stanovují z PM10

nebo PM2,5 záchytem na vypálený křemíkový filtr. • Vyseknutý homogenní vzorek o známé ploše se vloží do křemíkové

pece proplachované heliem. Termálním rozkladem vzniklé produkty se oxidují oxidem manganičitým na CO2, který je konvertován na metan (FID detektor má lepší citlivost a linearitu pro uhlovodíky než pro CO2). Metan je měřen plamenoionizačním (FID) detektorem jako OC. Při druhém teplotním programu je zoxidován elementární uhlík v oxidační směsi kyslíku s heliem a měřen stejným způsobem.

• Jako interní standard je použit metan z tlakové láhve. Pro každý vzorek je nutná kalibrace, aby se eliminovaly případné změny v průtocích použitých nosných a oxidačních plynů. Jako externí standard se používá sacharoza, a to vždy po výměně tlakové lahve s metanem a po všech servisních zásazích.

Optická detekce a korekce• Kromě EC ve vzorku se může elementární uhlík

tvořit uhelnatěním organických sloučenin během pyrolýzy v prvním teplotním režimu. Toto uhelnatění má za následek nižší koncentraci OC a vyšší koncentraci EC, pokud se neprovede korekce. Proto se využívá absorpční schopnosti EC. Přístroj obsahuje laserový zdroj a zaznamenává počáteční transmitanci. Uhelnatění se projeví poklesem transmitance. Program poté provede korekci na EC, který vznikl pyrolýzou OC.

Teplotní programy• Vzorky lze analyzovat podle různých teplotních

programů – protokolů, např. EUSSAR 2, EUSAAR 2, NIOSH 870, NIOSH 930, NIOSH 5040 a dalších. Podle zvoleného programu se liší poměr EC/OC, proto je snaha o sjednocení postupu při stanovení. Celkový uhlík (TC) vychází pro všechny teplotní programy stejně.

• Dalším problémem je kalibrace teploměru v peci. To se řeší pomocí externího teploměru, který se musí umístit přesně do středu pece a výsledné rozdíly teplot ve všech krocích se přidávají do programu jako teplotní “offsets”.

Měření OC/EC v ČHMÚ probíhá v CLI Praha od roku 2006 na přístroji fy Sunset Laboratory.

AQUILA – 2. mezilaboratorní srovnání na měření TC, OC a EC

• AQUILA – 2. mezilaboratorní srovnání na měření TC, OC a EC bylo provedeno v roce 2011. Zúčastnilo se 17 účastníků se stejným typem analyzátoru od Sunset Laboratory, ale byly použity dva různé analytické protokoly - NIOSH (variace) a EUSAAR_2.

• Name of laboratoryNotesContact persons• 1UBA UniVie [email protected]• 2NPL, [email protected]• 3UOC, [email protected]• 4UBA_DE, [email protected]• 5NILU, [email protected]• 6Empa, [email protected]• 7INERIS, [email protected]• 8ISCIII, [email protected]• 9ENVS, [email protected]• 10GGD, [email protected]• 11CZE, Czech [email protected]• 12IMI, [email protected]• 13IPHB, [email protected]• 14VMM, [email protected]• 15KAL, [email protected]• 16LRA, [email protected]• 17ERLAP, [email protected]

Z-skóre• Z-skóre pro posouzení odborné způsobilosti se vypočítá

jako:

Z = (x-X) / σ *

kde x je výsledek účastníka, X je přiřazená hodnota vzorku a σ * je směrodatná odchylka.

• IZI ≤ 2 uspokojivé• 2 < IZI < 3 sporné• IZI > 3 neuspokojivé

Results of the second comparison exercise for EU National Air Quality Reference Laboratories (AQUILA) for TC measurement (2011)

Výsledky druhého porovnávací měření (AQUILA) pro EC/OC měření (2011)

Protokol NIOSH

Výsledky druhého porovnávací měření (AQUILA) pro EC/OC měření (2011)

Protokol EUSAAR 2

• Děkuji za pozornost