How to effectively analyse the impact of air quality on society – review of modern measurement techniques and apparatus: particulates

• Autorzy: Mach Tomasz , Bihałowicz Jan Stefan

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0016.1801

Warianty tytułu

PL

Jak skutecznie analizować wpływ jakości powietrza na społeczeństwo – przegląd nowoczesnych technik i aparatury pomiarowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article discusses modern measurement techniques and equipment designed for air quality analysis. The problem of the quality of atmospheric and indoor air is strongly related to broadly understood public health. Modern measurement techniques allow faster and more effective assessments of the air quality condition in a given place. The paper discusses the structure, measurement method of solid pollutants and automatic measurement systems deploying the micro-oscillatory balance method, using the interaction of ionizing radiation with mattersuppression of beta radiation and gamma radiation spectrometry, optical methods based on light scattering on particulate matter and systems combining more than one method. Technical solutions introduced by manufacturers of measuring equipment, which allow more precise measurement of gaseous pollutants, were also discussed.

PL

W artykule omówiono nowoczesne techniki pomiarowe i urządzenia do analizy jakości powietrza. Problem jakości powietrza atmosferycznego i wewnętrznego jest silnie związany z szeroko rozumianym zdrowiem publicznym. Nowoczesne techniki pomiarowe pozwalają na szybszą i skuteczniejszą ocenę stanu jakości powietrza w danym miejscu. W artykule omówiono budowę, metodę pomiaru zanieczyszczeń stałych oraz automatyczne systemy pomiarowe wykorzystujące metodę wagi mikrosiłownikowej, wykorzystujące oddziaływanie promieniowania jonizującego z materią – tłumienie promieniowania beta i spektrometrię promieniowania gamma, metody optyczne oparte na rozpraszaniu światła na poszczególnych cząstkach pyłu zawieszonego oraz systemy łączące więcej niż jedną metodę. Omówiono również rozwiązania techniczne wprowadzone przez producentów sprzętu pomiarowego, które pozwalają na bardziej precyzyjny pomiar zanieczyszczeń gazowych.

Słowa kluczowe

EN

particulate matter; PM10; PM2.5; XRF spectrometry; PM concentration; elemental composition; PM automatic measurement

PL

pył zawieszony; PM10; PM2.5; spektrometria XRF; stężenie PM; skład pierwiastkowy; pomiar automatyczny PM

• Wydawca: Szkoła Główna Służby Pożarniczej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe SGSP / Szkoła Główna Służby Pożarniczej
• Rocznik: 2022
• Tom: Nr 84
• Strony: 55--71
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., rys.

Twórcy

autor

Mach Tomasz

• Department of Environmental Protection, Wroclaw University of Science and Technology

• https://orcid.org/0000-0001-7371-3499

autor

Bihałowicz Jan Stefan

• The Main School of Fire Servic

• https://orcid.org/0000-0003-3465-5315

Bibliografia

• [1] Bell M.L., Dominici F., Ebisu K., Zeger S L., Samet J M., Spatial and Temporal Variation in PM2.5 Chemical Composition in the United States for Health Effects Studies, “Environmental Health Perspectives” 2007, 115(7), pp. 989–995, https://doi.org/10.1289/ ehp.9621.
• [2] Bihałowicz J.S., Rogula-Kozłowska W., Krasuski A., Majder-Łopatka M., Walczak A., Fliszkiewicz M., Rogula-Kopiec P., Mach T., Characteristics of Particles Emitted from Waste Fires—A Construction Materials Case Study, “Materials” 2021, 15(1), p. 152–152, https://doi.org/10.3390/ma15010152.
• [3] Chatain M., Alvarez R., Ustache A., Rivière E., Favez O., Pallares C., Simultaneous Roadside and Urban Background Measurements of Submicron Aerosol Number Concentration and Size Distribution (in the Range 20–800 nm), along with Chemical Composition in Strasbourg, France, “Atmosphere” 2021. https://doi.org/10.3390/atmos 12010071.
• [4] Ehtezazi T., Evans D.G., Jenkinson I.D., Evans P.A., Vadgama V.J., Vadgama J., Jarad F., Grey N., Chilcott R.P., SARS-CoV-2: characterisation and mitigation of risks associated with aerosol generating procedures in dental practices, “British Dental Journal” 2021, doi:10.1038/s41415-020-2504-8, https://doi.org/10.1038/s41415-020-2504-8.
• [5] GIOŚ, Portal Jakość Powietrza GIOŚ, 2021.
• [6] Grivas G., Athanasopoulou E., Kakouri A., Bailey J., Liakakou E., Stavroulas I., Kalkavouras P., Bougiatioti A., Kaskaoutis D., Ramonet M., Mihalopoulos N., Gerasopoulos E., Integrating in situ Measurements and City Scale Modelling to Assess the COVID–19 Lockdown Effects on Emissions and Air Quality in Athens, Greece, “Atmosphere” 2020, 11(11), p. 1174, https://doi.org/10.3390/atmos11111174.
• [7] Heal M., Kumar P., Harrison R.M., Particles, air quality, policy and health, “Chemical Society Reviews” 2012, 41(19), pp. 6606–6630, https://doi.org/10.1039/C2CS35076A.
• [8] Herrmann E., Ding A.J., Kerminen V-M., Petäjä T., Yang X.Q., Sun J.N., Qi X.M., Manninen H., Hakala J., Nieminen T., Aalto P.P., Kulmala M., Fu C.B., Aerosols and nucleation in eastern China: first insights from the new SORPES-NJU station, “Atmos. Chem. Phys.” 2014, 14(4), pp. 2169–2183, https://doi.org/10.5194/acp-14-2169-2014.
• [9] Kang Y., Aye L., Ngo T.D., Zhou J., Performance evaluation of low-cost air quality sensors: A review, “Science of The Total Environment” 2022, 818, p. 151769–151769, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.151769.
• [10] Kuula J., Friman M., Helin A., Niemi J.V., Aurela M., Timonen H., Saarikoski S., Utilization of scattering and absorption-based particulate matter sensors in the environment impacted by residential wood combustion, “Journal of Aerosol Science” 2020, 150, p. 105671, https://doi.org/10.1016/j.jaerosci.2020.105671.
• [11] Li L., Tan Q., Zhang Y., Feng M., Qu Y., An J., Liu X., Characteristics and source apportionment of PM2.5 during persistent extreme haze events in Chengdu, southwest China, “Environmental Pollution” 2017, 230, pp. 718–729, https://doi.org/10.1016/j. envpol.2017.07.029.
• [12] Li Y., Chang M., Ding S., Wang S., Ni D., Hu H., Monitoring and source apportionment of trace elements in PM2.5: Implications for local air quality management, “Journal of Environmental Management” 2017, 196, pp. 16–25, https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2017.02.059.
• [13] Lyu R., Zhang J., Wu J., Feng Y., Primary Carbonaceous Particle Emission from Four Power Plants with Ultralow Emission in China, “ACS Omega” 2021, 6(2), pp. 1309– 1315, https://doi.org/10.1021/acsomega.0c04754.
• [14] Mach T., Rogula-Kozłowska W., Bralewska K., Majewski G., Rogula-Kopiec P., Rybak J., Impact of Municipal, Road Traffic, and Natural Sources on PM10: The Hourly Variability at a Rural Site in Poland, “Energies” 2021, 14(9), p. 2654, https://doi. org/10.3390/en14092654.
• [15] Mahajan S., Chung M-K., Martinez J., Olaya Y., Helbing D., Chen L-J., Translating citizen-generated air quality data into evidence for shaping policy, “Humanities and Social Sciences Communications” 2022, 9(1), p. 122, https://doi.org/10.1057/s41599- 022-01135-2.
• [16] Majewski G., Szeląg B., Mach T., Rogula-Kozłowska W., Anioł E., Bihałowicz J., Dmochowska A., Bihałowicz J.S., Predicting the Number of Days with Visibility in a Specific Range in Warsaw (Poland) Based on Meteorological and Air Quality Data, “Frontiers in Environmental Science” 2021, https://doi.org/10.3389/fenvs.2021.623094.
• [17] Mitreska E., Davcev D., Mitreski K., A Mobile Environmental Air Quality Information System as a Support for m-Health BT – Mobile Computing, Applications, and Services [in:] Memmi G., Blanke U. (eds), Cham, Springer International Publishing: 2014, pp. 277–281.
• [18] Oksanen L-M., Virtanen J., Sanmark E., Venkat V., Soeva S., Aaltonen K., Kivistö I., Svirskaite J., Pérez A., Kuula J., Levanov L., Hyvärinen A-P., Maunula L., Atanasova N., Laitinen S., Anttila V-J., SARS-CoV-2 air and surface contamination on a COVID-19 ward and at home, “Research Square” 2021, pp. 1–25, https://doi.org/10.21203/ rs.3.rs-1002547/v2.
• [19] Patashnick H., Rupprecht E.G., Continuous PM-10 Measurements Using the Tapered Element Oscillating Microbalance, “Journal of the Air & Waste Management Association” 1991, 41(8), pp. 1079–1083, https://doi.org/10.1080/10473289.1991.10466903.
• [20] PKN, PN-EN 12341:2014 Powietrze atmosferyczne – Standardowa grawimetryczna metoda pomiarowa do określania stężeń masowych frakcji PM10 lub PM2,5 pyłu zawieszonego, 2014.
• [21] PKN, PN-EN 16450:2017 Powietrze atmosferyczne – Automatyczne systemy pomiarowe do pomiarów stężenia pyłu zawieszonego (PM10; PM2,5), 2017.
• [22] Rogula-Kozłowska W., Sówka I., Mathews B., Klejnowski K., Zwoździak A., Kwiecińska K., Size-Resolved Water-Soluble Ionic Composition of Ambient Particles in an Urban Area in Southern Poland, “Journal of Environmental Protection” 2013, 04(04), pp. 371–379, https://doi.org/10.4236/jep.2013.44044.
• [23] Schwab J.J., Felton H.D., Rattigan O.V., Demerjian K.L., New York State Urban and Rural Measurements of Continuous PM 2.5 Mass by FDMS, TEOM, and BAM, “Journal of the Air & Waste Management Association” 2006, 56(4), pp. 372–383, https:// doi.org/10.1080/10473289.2006.10464523.
• [24] Shukla K., Aggarwal S.G., A Technical Overview on Beta-Attenuation Method for the Monitoring of Particulate Matter in Ambient Air, “Aerosol and Air Quality Research” 2022, 22, p. 220195, https://doi.org/10.4209/aaqr.220195.
• [25] Skrzypczak E., Szefliński Z., Wstęp do fizyki jądra atomowego i cząstek elementarnych, PWN, Warsaw 2012.
• [26] Snyder E.G., Watkins T.H., Solomon P.A., Thoma E.D., Williams R.W., Hagler G.S.W., Shelow D., Hindin D.A., Kilaru V.J., Preuss P.W., The Changing Paradigm of Air Pollution Monitoring, “Environmental Science & Technology” 2013, 47(20), pp. 11369– 11377, https://doi.org/10.1021/es4022602.
• [27] Stojanowska A., Mach T., Olszowski T., Bihałowicz J.S., Górka M., Rybak J., Rajfur M., Świsłowski P., Air Pollution Research Based on Spider Web and Parallel Continuous Particulate Monitoring—A Comparison Study Coupled with Identification of Sources, “Minerals” 2021, 11(8), p. 812, https://doi.org/10.3390/min11080812.
• [28] Tu R., Li T., Meng C., Chen J., Sheng Z., Xie Y., Xie F., Yang F., Chen H., Li Y., Gao J., Liu Y., Real-world emissions of construction mobile machines and comparison to a non- -road emission model, “Science of The Total Environment” 2021, 771, p. 145365, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.145365.
• [29] Xia T., Catalan J., Hu C., Batterman S., Development of a mobile platform for monitoring gaseous, particulate, and greenhouse gas (GHG) pollutants, “Environmental Monitoring and Assessment” 2021, 193(1), p. 7, https://doi.org/10.1007/s10661-020- 08769-2.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu „Społeczna odpowiedzialność nauki” - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).