Mineralogical Composition of the Total Suspended Particles as a Tool for Emissions Sources Identification

• Autorzy: Matysek D. , Kucbel M. , Raclavska H. , Sykorova B. , Raclavsky K.

Warianty tytułu

PL

Skład mineralogiczny pyłu zawieszonego jako narzędzie do identyfikacji źródeł emisji zanieczyszczeń

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The total dust deposition was analyzed by X-ray diffraction in the Moravian-Silesian Region (the Czech Republic) three times during years 2013–2014. The results of mineralogical composition of the total dust deposition were used to distinguish the sources of air pollution in selected localities in the Moravian-Silesian Region. Sampling sites were selected according an estimate for the prevailing influence of the pollution source (metallurgical industry, local house heating, transport and background localities in mountains). Mineral phases in the total dust deposition can be divided into three groups. The first group contains common clastic components which are transported from soils or from the dust on roads by resuspension (quartz, feldspars – albite, orthoclase and microcline, phyllosilicates – muscovite, chlorite and kaolinite, carbonates – calcite, siderite and magnesite). The second group is formed by minerals from raw materials used in metallurgical industry (hematite, magnetite, graphite and calcite) and minerals originated during technological processes (akermanite, mayenite and spinel). The third group contains salts which are present in secondary aerosols (sulphates – boussingaultit and lecontite, chlorides – sal-ammoniac, halite). Proportion of secondary minerals was in the nine out of ten sampling sites higher during the winter season than during summer season. The percentage of resuspended particles is from 1.2 to 7.5 times higher in the summer season, compared with the winter period. The influence of metallurgical industry was proved by the presence of hematite and magnetite at 9 out of 10 sampling sites. At the localities Ostrava Radvanice and Třinec, iron oxides form up to 50% of crystalline phases in the total dust deposition.

PL

Osadzanie pyłu zostało trzykrotnie przeanalizowane w latach 2013–2014, przy pomocy dyfrakcji rentgenowskiej w regionie Morawsko-Śląskim (Republika Czeska). Wyniki oznaczenia składu mineralogicznego osadzonego pyłu posłużyły do rozpoznania źródeł zanieczyszczeń powietrza w wybranych lokalizacjach w regionie Morawsko-Śląskim. Wybrano miejsca, które według ustaleń w znacznym stopniu odgrywają rolę źródła zanieczyszczeń (przemysł metalurgiczny, domowe instalacje grzewcze, transport oraz miejscowości zlokalizowane na uboczu, na terenach górzystych). Fazy mineralne w osadzanym pyle można podzielić na 3 grupy. Pierwsza zawiera typowe składniki klastyczne, które są przenoszone z gleb oraz pyłu ulicznego poprzez powtórne rozpylenie (kwarc, skalenie – albit, ortoklaz, mikroklin, krzemiany – muskowit, chloryn,kaolinit, węglany – kalcyt, syderyt, magnezyt). Druga grupa uformowana jest z minerałów pochodzących z surowców używanych w przemyśle metalurgicznym (hematyt, magnetyt, grafit i kalcyt) oraz minerałów powstałych podczas procesów technologicznych (akermanit, majenit i spinel). Trzecia grupa zawiera sole obecne we wtórnych aerozolach (siarczany – baussingaultyt i lekontyt, chlorki – salmiak, halit). Stosunek minerałów wtórnych w 9 na 10 miejsc testowych był wyższy w sezonie zimowym niż letnim. Procent powtórnie zawieszonych cząsteczek był od 1,2 do 7,5 raza wyższy w sezonie letnim w porównaniu do zimowego. Wpływ na zanieczyszczenie przez przemysł metalurgiczny został udowodniony przez obecność hematytu i magnetytu w 9 na 10 terenów próbnych. W miejscowościach Ostrava Radvanice i Třinec, tlenki żelaza uformowały do 50% fazy krystalicznej przy osadzaniu całkowitego pyłu.

Słowa kluczowe

EN

total dust deposition; X-ray diffraction; Moravian-Silesian Region

PL

zanieczyszczenie powietrza; osadzanie pyłu; pył zawieszony; dyfrakcja rentgenowska; region Morawsko-Śląski

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Przeróbki Kopalin
• Czasopismo: Inżynieria Mineralna
• Rocznik: 2015
• Tom: R. 16, nr 2
• Strony: 17--22
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Matysek D.

• VSB – Technical University Ostrava, Institute of Geological Engineering, 17. Listopadu 15, 708 33 Ostrava-Poruba, Czech Republic

autor

Kucbel M.

• VSB – Technical University Ostrava, ENET Centre, 17. Listopadu 15, 708 33 Ostrava-Poruba, Czech Republic

autor

Raclavska H.

• VSB – Technical University Ostrava, Institute of Geological Engineering, 17. Listopadu 15, 708 33 Ostrava-Poruba, Czech Republic

autor

Sykorova B.

• VSB – Technical University Ostrava, ENET Centre, 17. Listopadu 15, 708 33 Ostrava-Poruba, Czech Republic

autor

Raclavsky K.

• VSB – Technical University Ostrava, ENET Centre, 17. Listopadu 15, 708 33 Ostrava-Poruba, Czech Republic

Bibliografia

• 1. ALASTUEY, A., QUEROL, X., RODRÍGUEZ, S., PLANA, F., LOPEZ-SOLER, A., RUIZ, C. AND MANTILLA, E. 2004. "Monitoring of atmospheric particulate matter around sources of secondary inorganic aerosol." Atmospheric Environment 38: 4979–4992.
• 2. AMATO, F., PANDOLFI, M., VIANA, M., QUEROL, X., ALASTUEY, A., MORENO, T. 2009. "Spatial and chemical patterns of PM10 in road dust deposited in urban environment." Atmospheric Environment 43: 1650–1659.
• 3. AMATO, F., PANDOLFI, M., MORENO, T.,FURGER, M., PEY, J., BUKOWIECKI, PREVOT, A., BALTENSPERGER, U., ALASTUEY, A. AND QUEROL, X. 2011. "Mineralogy and geochemistry of inhalable road dust particles in three European cities." Macla 15: 29–30.
• 4. CVETKOVIĆ, Ž., LOGAR, M., ROSIĆ, A. AND ĆIRIĆ, A. 2012. "Mineral composition of the airborne particles in the coal dust and fly ash of the Kolubara basin (Serbia)." Periodico di Mineralogia 81: 25–223.
• 5. GUNAWARDANA, CH., GOONETILLEKE, A., EGODAWATTA, P., DAWES, L. A. AND KOKOT, S. 2012. "Source characterisation of road dust based on chemical and mineralogical composition." Chemosphere 87: 163–170.
• 6. JANCSEK-TURÓCZI, B., HOFFER, A., NYÍRŐ-KÓSA, I. AND GELENCSÉR, A. 2013. "Sampling and characterization of resuspended and respirable road dust." Journal of Aerosol Science 65: 69–76.
• 7. JOURNET, E., BALKANSKI, Y. AND HARRISONA, S.P. 2014. "A new data set of soil mineralogy for dust-cycle modeling." Atmospheric Chemistry and Physics 14: 3801–3816.
• 8. KRUEGER, B. J., GRASSIAN, V.H., COWIN, J.P. AND LASKIN, A. 2004. "Heterogeneous chemistry of individual mineral dust particles from different dust source regions: the importance of particle mineralogy." Atmospheric Environment 38: 6253–6261.
• 9. KUMAR, B., VERMA, K., AND KULSHRESTH, U. 2014. "Deposition and mineralogical characteristics of atmospheric dust in relation to land use and land cover change in Delhi (India)." Geography Journal: 1–11.
• 10. KUMAR, R. S. AND RAJKUMAR, P. 2014. "Characterization of minerals in air dust particles in the state of Tamilnadu, India through FTIR, XRD and SEM analyses." Infrared Physics & Technology 67: 30–41.
• 11. LI, R., WIEDINMYER, C., BAKER, K.R., AND HANNIGAN, M.P. 2013. "Characterization of coarse particulate matter in the western United States: a comparison between observation and modeling." Atmospheric Chemistry and Physics 13: 1311–1327.
• 12. LOOSMORE, G.A. AND HUNT, J.R. 2000. "Dust resuspension without saltation." Journal of Geophysical Research 105: 20663–20672.
• 13. MENÉNDEZ, I., DÍAZ-HERNÁNDEZ, J.L., MANGAS, J., ALONSO, I. AND SÁNCHEZ-SOTO, P.J. 2077. "Airborne dust accumulation and soil development in the north-east sector of Gran Canaria." Journal of Arid Environments 71: 57–81.
• 14. MUXWORTHY, A.R., MATZKA, J. AND PETERSEN, N. 2001. "Comparison of magnetic parameters of urban atmospheric particulate matter with pollution and meteorological data." Atmospheric environment 35: 4379–4386.
• 15. SMITH, J.R. AND LEE, K. 2003. "Soil as a source of dust and implications for human health." Advances in Agronomy 80: 1–32.
• 16. SONG, X., SHAO, L., ZHENG, Q. AND YANG, S. 2014. "Mineralogical and geochemical composition of particulate matter (PM10) in coal and non-coal industrial cities of Henan Province, North China." Atmospheric Research 143: 462–472.
• 17. TAVARES, F.V.F., ARDISSON, J. D., RODRIGUES, P.C.H., BRITO, W., MACEDO, W.A.A. AND JACOMINO, V. M. F. 2014. "Characterization of iron in airborne particulate matter." Hyperfine Interactions 22: 109–119.
• 18. TONDERA, A., JABŁOŃSKA, M. AND JANECZEK, J. 2007. "Mineral composition of atmospheric dust in Biebrza National Park, Poland." Polish Journal of Environmental Studies 3: 453–458.
• 19. VESTER, B. P. EBERT ,M., BARNERT, E.B., SCHNEIDER, J., KANDLER, K., SCHÜTZ, L. AND WEINBRUCH, S. 2007. "Composition and mixing state of the urban background aerosol in the Rhein-Main area (Germany)." Atmospheric Environment 41: 6102–6115.
• 20. XIE R., SEIP, H.M., LEINUM, J.R., WINJE, T. AND XIAO, J.S. 2005. "Chemical characterization of individual particles (PM10) from ambient air in Guiyang City, China." Science of the Total Environment 343: 261–272.