BazTech - Yadda

1

Wpływ stężenia pyłów PM10 oraz PM2,5 w środowisku zewnętrznym na jakość powietrza wewnątrz pomieszczeń

Nowak-Dzieszko Katarzyna

Materiały Budowlane

|

2024

|

nr 1

34--38

PL

W związku z tym, że większość ludzi spędza w pomieszczeniach 80 - 90% czasu, bardzo istotne jest zrozumienie mechanizmu transportu zanieczyszczeń pomiędzy wnętrzem i otoczeniem budynku. Oczekuje się, że skuteczna wymiana powietrza w budynku pozwoli na utrzymanie dobrej jakości powietrza w pomieszczeniu, m.in. przez ograniczenie stężenia dwutlenku węgla, wilgotności powietrza, zanieczyszczenia chemicznego itp. Jednocześnie, w okresach bardzo dużego stężenia pyłów zawieszonych (PM) w atmosferze, zamierzona wymiana powietrza powoduje wzrost stężenia pyłów wewnątrz pomieszczenia. W artykule przeanalizowano wpływ warunków zewnętrznych na jakość powietrza wewnętrznego w dwóch pomieszczeniach edukacyjnych z grawitacyjnym systemem wentylacji. Analiza statystyczna otrzymanych odczytów pozwoliła określić opóźnienie czasowe, po jakim możemy się spodziewać wzrostu stężenia pyłów wewnątrz pomieszczeń. Wniosek ten może być wskazówką do sposobu użytkowania pomieszczeń w okresie podwyższonego poziomu stężenia pyłów zawieszonych.

EN

Since most of the people spend 80 - 90%of their time indoors, it is important to understand the mechanism of transport of pollutants between the interior and exterior of a building. It is expected that effective ventilation of the building interior will allow maintaining good air quality in the room, among others by limiting the concentration of carbon dioxide, air humidity, chemical pollution, etc. At the same time, during periods of very high PM concentration in the atmosphere, intentional air exchange causes an increase in dust concentration inside the room. The article analyzed the impact of external conditions on the quality of indoor air in two educational rooms with a gravity ventilation system. Statistical analysis of the obtained readings allowed us to determine the time delay after which we can expect an increase in internal concentrations. This conclusion may be an indication of how rooms should be used during periods of increased levels of suspended dust concentrations.

2

Wpływ rodzaju wentylacji na stężenie pyłów zawieszonych wewnątrz budynków mieszkalnych

Dobrzański Maciej, Cichowicz Robert

Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja

|

2024

|

T. 55, nr 1

12--17

PL

Jakość powietrza wewnętrznego jest istotna, ponieważ dużą część życia ludzie spędzają wewnątrz pomieszczeń mieszkalnych. Jednakże większość wytycznych, dyrektyw i norm dotyczy jakości powietrza zewnętrznego. Pozostaje więc pytanie w jakim stopniu stan zanieczyszczenia powietrza zewnętrznego poprzez system wentylacyjny budynku przekłada się na stan jakości powietrza wewnętrznego. W ramach badań przeprowadzono pomiary stężenia pyłów zawieszonych wewnątrz i na zewnątrz pomieszczeń mieszkalnych różniących się lokalizacją, rodzajem budynku i systemem wentylacyjnym. Pomiary wykonywano w sposób ciągły przez 365 dni, mierząc pyły PM10, PM2,5, PM1,0, wilgotność względną i temperaturę powietrza. Jeden analizowany obiekt był wyposażony w wentylację grawitacyjną, drugi natomiast w wentylację z rekuperacją. Badania wykazały, że wewnątrz obiektu z wentylacją grawitacyjną stężenie pyłów zawieszonych było średnio o 48% niższe niż na zewnątrz, natomiast w przypadku wentylacji z rekuperacją o 56%. Stwierdzono jednocześnie, występowanie przesunięcia czasowego w przedostawaniu się zanieczyszczenia z zewnątrz do wewnątrz obiektu. Efekt ten dotyczył głównie wentylacji grawitacyjnej osiągając czas nawet 1h. Nie ustalono bezpośredniej korelacji między jakością powietrza zewnętrznego i wewnętrznego. W budynku z wentylacją grawitacyjną odnotowano 14% dni o wyższym stężeniu średniodobowym wewnątrz niż na zewnątrz, a z wentylacją z rekuperacją jedynie 3%. Przy czym należy pamiętać, że sposób wentylacji budynków mieszkalnych ma duży wpływ na redukcję przenikania zanieczyszczeń pyłowych do wnętrza pomieszczeń oraz skuteczność ich usuwania ze źródeł wewnętrznych.

EN

Indoor air quality is important because people spend a large part of their lives indoors. However, most guidelines, directives and standards concern outdoor air quality. Therefore, the question remains to what extent the level of outdoor air pollution through the building’s ventilation system translates into the quality of indoor air. As part of the research, measurements of the concentration of particulate matter were carried out inside and outside residential rooms with different in location, building type and ventilation systems. Measurements were performed continuously for 365 days, measuring PM10, PM2,5, PM1,0, relative humidity and air temperature. One analyzed facility was equipped with gravity ventilation, the other with ventilation with heat recovery. The research showed that inside the facility with gravity ventilation the concentration of particulate matter was on average 48% lower than outside, while in the case of ventilation with heat recovery it was 56%. At the same time, it was found that there was a time shift in the transfer of contamination from the outside to the inside of the facility. This effect mainly concerned gravity ventilation, lasting up to 1 hour. No direct correlation has been established between outdoor and indoor air quality. In a building with natural ventilation, 14% of days with a higher average daily concentration were recorded inside than outside, and in a building with ventilation with heat recovery only 3%. At the same time, it is important to remember that method of ventilation of residential buildings has a significant impact on the reduction of the penetration of PM pollutants into the rooms and the effectiveness of their removal from internal sources.

3

Risk of high PM10 concentrations in the Żywiec Basin depending on synoptic situation

Wierzbińska Monika, Kozak Janusz

Zeszyty Naukowe SGSP / Szkoła Główna Służby Pożarniczej

|

2023

|

Nr 86

7--21

EN

This analysis was performed for the Żywiec Basin area, located in southern Poland. The topography of the Żywiec Basin is an eminently favourable factor for the stagnation of cool air in the basins and the formation of the so-called “cold stagnation areas”, as well as the occurrence of inversion layers inhibiting air mixing. In addition, in the Żywiec Basin, the reservoir has a significant influence on the formation of weather conditions. It favours more frequent formation of local fogs and mists. The study focused on the heating season (6 months) from 2016 to 2021. The analysis covered winter seasons at the turn of the year starting from 1 October and ending on 31 March. During this period, for all heating seasons analysed, the average PM10 concentration was 58 µg/m3 . The 2016/2017 heating season proved to be the worst season in aerosanitary terms, with average concentrations equalling to 78.4 µg/m3 . Extreme levels of daily concentrations during those seasons were recorded in 2016/2017 (349.0 µg/m3 ) and 2017/2018 (476.2 µg/m3 ). This represented 700–900% of the limit value for PM10 concentrations. The frequency of exceedances of the daily limit value D24 for PM10 was high during the heating season, ranging from 83 to 91 days, which represented almost half (46.7%) of the entire season. The next stage of the analysis comprised the evaluation of the levels of daily concentrations (D24) against the background of the baric situation shaping the weather on a given day. The study juxtaposed the daily concentrations of PM10 in Żywiec with the daily baric situation in the upper Vistula river basin. The anticyclonic situation contributed to an increase in PM10 immission concentrations in all heating seasons from 2016 to 2021. In all analysed months of the heating seasons, differences in the average monthly PM10 concentration depending on the baric situation can be noticed, and the higher the concentration level, the greater this difference is. Similarly, the number of days with exceedances of D24 standard for PM10 was several times higher in the period when there was an anticyclone situation. The analysis of the type of air masses showed that the polar continental air masses were accompanied by the worst aerosanitary condition.

PL

Analizę wykonano dla obszaru Kotliny Żywieckiej, położonej w południowej Polsce. Topografia Kotliny Żywieckiej jest czynnikiem wybitnie sprzyjającym stagnacji chłodnego powietrza w kotlinach i tworzeniu się tzw. „zastoisk chłodu”, a także występowaniu warstw inwersyjnych hamujących mieszanie powietrza. Ponadto, w Kotlinie Żywieckiej istotny wpływ na kształtowanie warunków pogodowych wywiera zbiornik retencyjny. Sprzyja on częstszemu tworzeniu się lokalnych mgieł i zamgleń. W pracy skoncentrowano się na okresie grzewczym (6 miesięcy) w latach 2016-2021. Analizą objęto sezony zimowe na przełomie roku począwszy od 1 października, kończąc na 31 marca. W tym okresie, dla wszystkich analizowanych sezonów grzewczych średnie stężenie PM10 wyniosło 58 µg/m3 . Sezon grzewczy 2016/2017 okazał się najgorszym sezonem pod względem aerosanitarnym, ze średnim stężeniem 78,4 µg/m3, Ekstremalne poziomy stężeń dobowych w sezonach odnotowano w sezonach 2016/2017 (349,0 µg/m3 ) oraz 2017/2018 (476,2 µg/m3 ). Stanowiło to 700–900% wartości dopuszczalnej dla stężenia PM10. Częstość przekroczeń dobowej wartości dopuszczalnej D24 dla pyłu zawieszonego PM10 była w sezonie grzewczym wysoka i wahała się od 83-91 dni, co stanowiło prawie połowę (46,7 %) całego sezonu. Kolejnym etapem analizy była ocena poziomów stężeń dobowych (D24) na tle sytuacji barycznej kształtującej pogodę w danym dniu. W pracy zestawiono dobowe stężenia pyłu zawieszonego PM10 w Żywcu z dobową sytuacją baryczną z dorzecza górnej Wisły. Sytuacja antycyklonalna przyczyniała się do zwiększenia stężenia pyłu PM10 w immisji we wszystkich sezonach grzewczych 2016-2021. We wszystkich analizowanych miesiącach okresów grzewczych dostrzec można różnice w średnim miesięcznym stężeniu PM10 w zależności od sytuacji barycznej, a im wyższy poziom stężenia tym ta różnica jest większa. Podobnie ilość dni z przekroczeniem normy D24 dla pyłu zawieszonego PM10 była wielokrotnie wyższa w okresie, kiedy występowała sytuacja antycyklonalna. Analiza typu mas powietrza wykazała że najgorszy stan aerosanitarny towarzyszył masom powietrza polarno-kontynentalnego.

4

Application of artificial neural networks in the development of the PM10 air pollution prediction system

Wiktorzak Aneta, Sawicki Andrzej

TASK Quarterly : scientific bulletin of Academic Computer Centre in Gdansk

|

2023

|

Vol. 27, No 1

1--9

EN

This article presents research on the model of forecasting the average daily air pollution levels focused mainly on two solutions, artificial neural networks: the NARX model and the LSTM model. The research used an air quality monitoring system. This system includes individually designed and implemented sensors to measure the concentration of pollutants such as PM10, PM2.5, SO2, NO2 and to record weather conditions such as temperature, humidity, pressure, wind strength and speed. Data is sent to a central database server based on the MQTT protocol. Additional weather information in the area covered by pollution monitoring is collected from the weather services of the IMGW and openwethermap.org. The artificial neural network models were built in the MATLAB environment, the process of learning neural networks was performed and the results of pollution prediction for the level of PM10 dust were tested. The models showed good and acceptable results when forecasting the state of PM10 dust concentration in the next 24 hours. The LSTM prediction model were more accurate than the NARX model. The future work will be related to the use of artificial intelligence algorithms to predict the concentration of other harmful substances, e.g. PM2.5, NO2, SO2 etc. A very important task in the future will be to frame the entire system of monitoring and predicting smog in a given area.

5

Jakość powietrza w wybranych lokalizacjach na podstawie danych zebranych ze stacji pomiarowych w latach 2021-2022

Pytel Krzysztof, Piaskowska-Silarska Małgorzata

Przemysł Chemiczny

|

2023

|

T. 102, nr 10

1104--1110

PL

Analiza jakości powietrza w wybranych lokalizacjach w latach 2021- 2022, wykorzystująca dane ze stacji pogodowych, które zawierały informacje o zanieczyszczeniach powietrza, takie jak stężenia pyłów zawieszonych PM10, NO₂, SO₂, C₆H₆, benzo(a)piren i metale ciężkie w PM10, potwierdziła istnienie problemów z zanieczyszczeniem powietrza, szczególnie w sezonie zimowym i obszarach o dużym natężeniu ruchu drogowego oraz pozwoliła na wyciągnięcie wniosków dotyczących wpływu emisji na środowisko i zdrowie społeczeństwa.

EN

Data from 2 measurement stations located in urban and industrialized areas were analyzed. The focus was on specific air pollutants, such as PM10, NO₂, SO₂, C₆H₆, benzo(a)pyrene and heavy metals (Pb, As, Ni, Cd). Concn. charts for substances confirmed the existence of air pollution problems, particularly during the winter season which clearly indicated a relationship between the level of pollution and the heating season.

6

Examining pollution emissions in relation to atmospheric conditions: a case study on air-quality management in Kraków

Pepłowska Monika, Kryzia Dominik

Polityka Energetyczna

|

2023

|

T. 26, z. 3

117--130

EN

This article presents the topic of atmospheric pollution. The authors have presented the most important national air-quality regulations. They have identified measurement stations in Kraków (Poland), collected data from them and conducted their analysis. The aim of the article is to present the research results on developing a statistical model for estimating air pollution in Kraków depending on the changing weather conditions during the year. The authors used the mathematical modelling method to prepare the air-pollution model. The article presents collected data showing the situation prior to the introduction of a number of environmental regulations in the city of Kraków. The paper is based on meteorological data in the form of daily average values of air temperature, wind speed, air humidity, pressure and precipitation. Emission data included the average daily concentrations of the selected air pollutants, including sulfur dioxide (SO2), nitrogen dioxide (NO2), nitrogen oxides (NOx), nitrogen oxide (NO), carbon monoxide (CO), ozone (O3) and particulate matter PM10 and PM2.5. The results of the study indicate that the three most significant factors influencing the level of air pollution (appearing as explanatory changes in the models for each of the pollutants listed) are the value of ambient air temperature (a destimulant, except for ozone), wind speed (a destimulant) and the concentration of each pollutant on the previous day (a stimulant). The article concludes with a summary and conclusions.

PL

W artykule przedstawiono tematykę zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego. Autorzy przedstawili najważniejsze krajowe przepisy dotyczące jakości powietrza. Zidentyfikowali stacje pomiarowe w mieście Kraków (Polska), zebrali z nich dane i przeprowadzili ich analizę. Celem artykułu jest przedstawienie wyników badań nad opracowaniem statystycznego modelu szacowania zanieczyszczenia powietrza w Krakowie w zależności od zmieniających się warunków pogodowych w ciągu roku. Do opracowania modelu zanieczyszczenia powietrza autorzy wykorzystali metodę modelowania matematycznego. W artykule zebrano dane obrazujące sytuację przed wprowadzeniem szeregu regulacji środowiskowych na terenie miasta Kraków. Artykuł bazuje na danych meteorologicznych w postaci średnich dobowych wartości temperatury powietrza, prędkości wiatru, wilgotności powietrza, ciśnienia i opadów atmosferycznych. Dane emisyjne stanowiły średnie dobowe stężenia wybranych zanieczyszczeń powietrza, w tym: dwutlenku siarki (SO2), ditlenku azotu (NO2), tlenków azotu (NOx), tlenku azotu (NO), tlenku węgla (CO), ozonu (O3) oraz pyłu zawieszonego PM10 i PM2,5. Wyniki badania wskazują, że trzema najistotniejszymi czynnikami wpływającymi na poziom zanieczyszczenia powietrza (pojawiającymi się jako zmiany objaśniające w modelach dla każdego z wymienionych zanieczyszczeń) są: wartość temperatury otoczenia (czynnik destymulujący, z wyjątkiem ozonu), prędkość wiatru (czynnik destymulujący) oraz stężenie każdego z zanieczyszczeń w dniu poprzednim (czynnik stymulujący).

7

PM10 Concentration Levels in the Żywiec Basin vs. Variable Air Temperatures and Thermal Inversion

Wierzbińska Monika, Kozak Janusz

Journal of Ecological Engineering

|

2023

|

Vol. 24, nr 3

47--54

EN

A number of cities in Poland have been coping with the problem of air pollution levels exceeding the allowable limits, with PM10 airborne particulate considered one of the most hazardous factors for human health. Poland ranks high among European countries with some of the highest levels of airborne particulate pollution, and the Polish cities regularly place high in the EU ranking of those with the highest PM levels (and benzo(a)pyrene, a toxic airborne polycyclic aromatic hydrocarbons, or PAHs). Airborne PM10 concentration levels greatly depend on the prevailing atmospheric and topographic conditions. Temperature inversion represents one of the unfavorable weather conditions and this article attempts to study the effect of thermal conditions prevailing in the Żywiec Basin on airborne PM10 particulate concentrations in immissions. The 2016–2021 winter (heating) seasons were analyzed for pollution emissions, especially those related to heating by the municipal sector and classified as “low emissions”, i.e. emissions from sources not higher than 40 meters. An analysis of the 2016–2021 heating seasons showed the air temperature exerted a significant effect on combustion processes (low emissions) within the Żywiec Basin. The difference between airborne PM10 particulate levels in immissions at temperatures both above and below zero ranged from 86 μg/m3 in the 2016–2017 heating season to 25 μg/m3 in the same period in 2020–2021. Average airborne PM10 particulate concentrations throughout the entire period analyzed stood at 41.3 μg/m3 for the typical temperature distribution in the elevation profile, whereas inversion almost doubled it (72.2 μg/m3).

8

Case Study of the PM2.5 and PM10 Local Elimination Device – The Impact on Indoor Air Quality

Szatyłowicz Ewa, Siemiończyk Emilia, Hawrylik Eliza

Journal of Ecological Engineering

|

2023

|

Vol. 24, nr 5

32--39

EN

Due to its irritating, allergenic, toxic, pathogenic, and carcinogenic effects, suspended particulate matter (PM) seriously threatens human health. Therefore, it seems obvious to control the level of concentration of PM2.5 and PM10 particles and their reduction in the indoor environment such as homes, workplaces, or public utilities. In the following work, an attempt was made to determine the efficiency of a home air purifier based on the concentration of PM2.5 and PM10 particles at selected measurement points in a teaching room located in the building of the Bialystok University of Technology. The tests were carried out in March and in April 2021, using the DT-96 meter, which measured the concentration of PM2.5 and PM10 in the air. The study included the time and intensity of air purifier operation. In addition, reference was made to the concentration of PM2.5 and PM10 in outdoor air, which was measured at measuring stations in the city of Bialystok. The obtained test results made it possible to assess the initial state of air quality in the test room, as well as to determine the parameters affecting the best efficiency of the air purifier and to notice the dependencies in changes in the concentration of PM2.5 and PM10 between the indoor and outdoor environment.

9

Assessment of Air Quality through Multiple Air Quality Index Models – A Comparative Study

Shihab Abdulmuhsin S.

Journal of Ecological Engineering

|

2023

|

Vol. 24, nr 4

110--116

EN

It is important to indicate air quality level in metropolitan areas as it is harmful to public health. Air quality index (AQI) is a useful tool to convert air quality pollutants concentrations into a single number representing air quality level. There are many air quality index models in the literature to represent air quality level. Two models were selected to assess the air quality in Mosul city. The first model utilizes the highest sub-index depending on USEPA pollutants standards. The second model includes the weights of all pollutants in the model as an aggregated air quality index (AAQI) model. Air quality concentrations were collected using a fixed monitoring station located in the courtyard of the public library for a year. The results illustrate that the values of aggregated Air quality index model were higher than those of the USEPA model. Air quality category "Moderate" was dominant in winter and spring for the two models. In contrast, the category "Unhealthy for sensitive group" was dominant in summer and autumn. Furthermore, the category "Unhealthy" appeared only with aggregated model in autumn. The contribution of air pollutants in AQI can be ranked as PM10, SO2, NO2, CO and O3 from higher to lower. The study concluded that the AAQI is comprehensive and more workable in environmental management.

10

Equivalence of low-cost PM10 concentration measuring devices with a reference method using various correction functions

Owczarek Tomasz, Rogulski Mariusz, Czechowski Piotr O., Badyda Artur, Czermański Ernest

Economics and Environment

|

2023

|

No. 4

1--22

EN

The aim of the study was to build a corrective model that can be used in the analysed devices and to assess the impact of such a model on the values of the measured concentrations. The novelty of this study is the test of equivalence with the equivalent reference method for hourly data. The study used hourly data of PM10 concentrations measured in a chosen city in Poland. Data was collected from two PM10 sensors and a reference device placed in close proximity. In addition, air temperature, humidity and wind speed were also measured. Among the tested models, a linear model was selected that used primary measurements of PM10, temperature, air velocity, and humidity as the most accurate approximation of the actual PM10 concentration level. The results of the analysis showed that it is possible to build mathematical models that effectively convert PM10 concentration data from tested low-cost electronic measuring devices to concentrations obtained by the reference method.

PL

Celem badań było zbudowanie modelu korekcyjnego, który można zastosować w analizowanych urządzeniach oraz ocena wpływu takiego modelu na wartości mierzonych stężeń. Nowością w pracy jest test równoważności z równoważną metodą referencyjną dla danych godzinowych. W pracy wykorzystano dane godzinowe stężeń pyłu PM10 zmierzonych w wybranym mieście w Polsce. Dane były zbierane z dwóch czujników PM10 i urządzenia referencyjnego umieszczonych w bliskiej odległości. Dodatkowo mierzono również temperaturę powietrza, wilgotność i prędkość wiatru. Spośród testowanych modeli wybrano model liniowy, który wykorzystując pierwotne pomiary PM10, temperatury, prędkości powietrza i wilgotności, najdokładniej przybliżał rzeczywisty poziom stężenia PM10. Wyniki analizy wykazały, że możliwe jest zbudowanie modeli matematycznych, które skutecznie przeliczają dane o stężeniach PM10 z badanych tanich elektronicznych urządzeń pomiarowych na stężenia uzyskane metodą referencyjną.

11

Multidimensional Analysis of Air Pollution Measurements Concentration with PM10 and PM2.5 on the Campus of the Bialystok University of Technology

Szatyłowicz Ewa, Edizsoy Gökçe, Öztürk Oyanur, Yanaşık İclal, Siemiończyk Emilia

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2023

|

Vol. 17, no 3

226--235

EN

The interdependence between air quality, human health and the state of the environment has prompted the development of research on causes, control and improvement of existing pollutants in the air. This paper addresses the problem of air pollution by PM2.5 and PM10 in particulate matter. There was draws attention to solutions to protect air against existing PM2.5 and PM10. Measurements of PM2.5 and PM10 concentrations in selected twenty control points on the campus of the Białystok University of Technology were discussed and analysed. On the basis of the obtained results, an assessment of the air quality in the area in question was performed. Slight hourly fluctuations in the concentration of particulate matter in the air were observed, higher in the morning and evening hours. On 15 March and 16 March, daily exceedances of the permissible PM10 and PM2.5 concentrations were recorded at both the Białystok University of Technology campus and the air quality monitoring stations in Białystok. Comparing the influence of meteorological conditions on PM10 and PM2.5 concentrations, faint correlations were found for temperature and wind speed. As temperature increased, particulate matter concentrations decreased. Low wind velocities corresponded with exceedances of the permissible daily concentrations of PM10 and PM2.5 in the air.

12

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

Mach Tomasz, Bihałowicz Jan Stefan

Zeszyty Naukowe SGSP / Szkoła Główna Służby Pożarniczej

|

2022

|

Nr 84

55--71

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.

13

Prediction of fine particulate matter in low-emission zones using a modified numerical method for a system of ordinary differential equations

Asenov Asen, Georgiev Ivan, Pencheva Velizara, Mineva Kremena

Transport Problems

|

2022

|

T. 17, z. 3

197--210

EN

Currently, many European cities have severely exceeded the EU air quality standards and are struggling with high concentrations of fine particulate matter PM10 and PM2.5 in the air, with road transport often being one of the major polluters. One of the forms for correction of the problem that many cities in the EU are currently using is the construction of low-emission zones. For the prediction of PM10 and PM2.5, a modified numerical method for a system of ordinary differential equations has been proposed. In the right part of this system, in addition to the main trend and the periodicity of PM10 and PM2.5, their correlation is taken into account. Against the background of the best solution obtained, a forecast is made fo the emission levels in a period of one week in the town of Ruse.

14

Fusing multiple open-source remote sensing data to estimate PM2.5 and PM10 monthly concentrations in Croatia

Mamić Luka, Kaplan Gordana, Gašparović Mateo

GIS Odyssey Journal

|

2022

|

Vol. 2, no. 2

59--77

EN

The objective of this study is to create a methodology for accurately estimating atmospheric concentrations of PM2.5 and PM10 using Sentinel-5P and other open-source remote sensing data from the Google Earth Engine (GEE) platform on a monthly basis for June, July and August which are considered as months of non-heating season in Croatia, and December, January and February, which, on the other hand, are considered as months of the heating season. Furthermore, machine learning algorithms were employed in this study to build models that can accurately identify air quality. The proposed method uses open-source remote sensing data accessible on the GEE platform, with in-situ data from Croatian National Network for Continuous Air Quality Monitoring as ground truth data. A common thing for all developed monthly models is that the predicted values slightly underestimate the actual ones and appear slightly lower. However, all models have shown the general ability to estimate PM2.5 and PM10 levels, even in areas without high pollution. All developed models show moderate to high correlation between in-situ and estimated PM2.5 and PM10 values, with overall better results for PM2.5 than for PM10 concentrations. Regarding PM2.5 models, the model with the highest correlation (r = 0.78) is for January. The PM10 model with the highest correlation (r = 0.79) is for December. All things considered, developed models can effectively detect all PM2.5 and PM10 hotspots.

15

Influence of vehicular frequency On air quality of Delhi, India

Kumar Vijay, Gupta Sunita, Jolli Virat

Ecological Chemistry and Engineering. S

|

2022

|

Vol. 29, nr 4

477--485

EN

Vehicular traffic has registered a phenomenal growth in the last few decades on Delhi roads, their increasing number is a cause of concern for city planners and administrators as they not only deteriorated the quality of environment but has also affected the human health. In this context, we studied the influence of traffic i.e., vehicular frequency on air quality of Delhi. Five sites were selected in four cardinal directions i.e., North, South, East, West and Centre for which data of air pollutants were already available in public domain (DPCC online website). Vehicular frequencies were recorded for Light Motor Vehicle (LMV) and Heavy Motor Vehicle (HMV) for both weekdays and weekends. Correlative analysis were carried out to study the relationship between vehicular frequency and air pollutants. The study showed, East of Delhi had the highest traffic load followed by North, West, South and Centre. We found statistically significant positive correlation between dust pollution, PM10 (r = 0.8) and PM2.5 (r = 0.6) with vehicular frequency while negative association with ozone (r = –0.5). A weak positive correlation was found with NOx (r = 0.2) while weak negative correlation with SO2 (r = –0.3). The study revealed that vehicular exhaust and their movement contribute in deteriorating the air quality of Delhi. Our findings suggest promotion of usage of public transport along with implementation of BS-VI stage vehicles and development of vegetation filters along the roads with native tree species.

16

Wykorzystanie bezzałogowego statku powietrznego w analizie jakości powietrza

Dobrzański Maciej

Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja

|

2022

|

T. 53, nr 4

36--41

PL

Wprowadzenie: Podstawowym źródłem informacji o jakości powietrza są stacjonarne stacje pomiarowe, które nie pozwala- ją jednak na dokładną ocenę dyspersji stężenia zanieczyszczeń w skali lokalnej. Obecnie postępująca miniaturyzacja oraz rozwój technologii, pozwolił na zamontowanie niewielkiej aparatury pomiarowej na pokładzie bezzałogowego statku powietrznego (BSP). Obecnie BSP coraz częściej służą do celów transportowych w medycynie czy badaniach naukowych. Ich długi czas lotu oraz możliwości zawisu, pozwala na pomiary jakości powietrza na różnych wysokościach w trudno dostępnych miejscach, takich jak na przykład tereny węzłów komunikacyjnych. Cel: Ocena wykorzystania bezzałogowego statku powietrznego wraz z aparaturą pomiarową do analizy jakości powietrza nad wybranymi węzłami komunikacyjnymi na terenie miasta Łódź. Metody: Pomiary rzeczywistej dyspersji zanieczyszczeń wykonywano przy użyciu BSP z podczepioną aparaturą pomiarowo-próbkującą. Loty BSP były wykonywane na wysokości od 15 do 45 m nad poziomem terenu. Następnie przeprowadzono interpolację numeryczną pozyskanych danych w programie Arcgis. Wnioski i odniesienie do zastosowań praktycznych: Uzyskane wyniki dowodzą skuteczności i przydatności wykorzystania BSP do analizy jakości powietrza. Zwłaszcza w połączeniu z późniejszą analizą numeryczną w programie GIS. Wyniki dyspersji zanieczyszczeń pokazują dużą zmienność jakości powietrza na terenie węzłów komunikacyjnych.

EN

Introduction: The basic source of information on air quality are stationary measuring stations, which, however, do not allow for an accurate assessment of the dispersion of pollutant concentration on a local scale. The currently progressing miniaturization and technology development allowed for the installation of small measuring equipment on board an unmanned aerial vehicle (UAV). Currently, UAVs are increasingly used for transport purposes in medicine or research. Their long flight time and the ability to hover, allow air quality measurements at various heights in hard-to-reach places, such as, for example, areas of communication junctions. Aim: Assessment of the use of an unmanned aerial vehicle with measurement equipment for air quality analysis over selected communication junctions in the city of Łódź. Methods: Measurements of the actual dispersion of pollutants were made using the UAV with attached measuring and sampling equipment. UAV flights were performed at a height of 15 to 45 m above the ground level. Then, numerical interpolation of the obtained data was carried out in the Arcgis program. Conclusions and relevance to practice: The obtained results prove the effectiveness and usefulness of using UAVs for air quality analysis. Especially when combined with the subsequent numerical analysis in a GIS program. The results of the dispersion of pollutants show a large variability of air quality in the area of communication junctions.

17

Neuronowy model prognozowania smogu

Makar Kamila, Kajewska-Szkudlarek Joanna

Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja

|

2022

|

T. 53, nr 1

28--33

PL

W dzisiejszych czasach zanieczyszczenie powietrza jest jednym z głównych, globalnych zagrożeń dla człowieka i środowiska. Prognozowanie zanieczyszczeń powietrza możliwe jest dzięki modelom sztucznej inteligencji, w tym sztucznym sieciom neuronowym. W artykule przedstawiono model prognozowania smogu z wykorzystaniem sztucznych sieci neuronowych stworzony na podstawie wielkości stężenia pyłów PM10 w Nowej Rudzie w okresie 2019-2020 oraz danych meteorologicznych. Do prognozowania wykorzystano sieć neuronową typu perceptron wielowarstwowy. Aby poprawić jakość modelu wykorzystano analizę skupień, dzięki której otrzymano dokładniejszą prognozę. Przeprowadzone badania wskazują, że wykorzystanie analizy skupień do grupowania wielkości PM10 w zależności od aktualnej temperatury minimalnej znacząco wpływa na jakość prognozy. Wynika to z korelacji niskiej temperatury powietrza, która wymusza ogrzewanie mieszkań, ze wzrostem wielkości niskiej emisji. Zastosowanie zaproponowanej metodyki prognozowania umożliwiło otrzymanie neuronowego modelu predykcji PM10, w którym zależność danych rzeczywistych i prognozowanych wynosiła r = 0.99, a średniokwadratowy błąd MSE od 0.021 do 0.159. Tak dokładne prognozowanie zanieczyszczenia powietrza może się przyczynić do poprawy jakości życia i ochrony społeczeństwa przed smogiem.

EN

Nowadays, air pollution is one of the main global threat to the environment and human. Air pollution forecasting is possible thanks to artificial intelligence models, including artificial neural networks. The article presents a smog forecast model with the use of neural artificial networks based on the volume of PM10 in Nowa Ruda in the period 2019-2020 and meteorological data. A multilayer perceptron neural network type was used for prediction. To improve the quality of the model, a cluster analysis was used, thanks to which a more accurate forecast was obtained. The conducted research shows that the use of cluster analysis to group PM10 values depending on the actual minimum temperature significantly improves the quality of the forecast. This is due to the correlation of low air temperature, which causes home heating, with an increase in low emissions. Using the proposed methodology, the PM10 neural prediction models were obtained, for which the relationship between the observed and predicted data was r = 0.99 and the mean square error MSE from 0.021 to 0.159. Such accurate forecasting of air pollution may contribute to the improvement of the quality of life and protection of the society against smog.

18

The concentration level of PM10 in southern Poland (Katowice, Kraków, and Rzeszów) during the year 2018

Qor-el-aine Achraf, Béres András, Géczi Gábor

Science, Technology and Innovation

|

2021

|

Vol. 14, no. 3-4

27--34

EN

Human health and food quality are greatly affected by the state of the ambient air. In the European Union, Poland is considered as a country that has the most polluted air. The level of PM10 concentration exceeds the EU limit value in almost all the areas of Poland, but higher concentrations are registered in the southern regions, which are considered as the coal heartlands. Katowice, Kraków, and Rzeszów are three big cities in the southern part of Poland and are surrounded by coal mining industries. High PM10 concentrations are usually registered in these three cities, especially in the winter period. In 2018, the peak PM10 daily concentration occurred in the three cities at the same period (04/03/2018 in Rzeszów, 05/03/2018 in Kraków, and 05/03/2018 in Katowice). The aim was to identify the effect of each of the 8 coal mines that exist in Poland on the level PM10 concentration for the first week and March where the highest daily PM10 concentration for the year 2018 was registered. Using HYSPLIT Frequency analysis, the results showed that 100% of the particles coming from Bełchatów, Bolesław Śmiały, Halemba, Jas-Mos, Pniówek and Marcel Coal Mines hit Katowice region, and 10% from Bogdanka. While for Kraków, it was affected by 100% of the particles that are originated from Bolesław Śmiały, Pniówek, Halemba, and Jas-Mos Coal Mines and 10% Bogdanka, Bełchatów, and Marcel Coal Mines. Moreover, Rzeszów was the least affected city by the coal mines, 10% of the particles coming from Bogdanka, Bełchatów, Jas-Mos and Marcel, Halemba, and Pniówek Coal Mines attributed to high PM10 concentration during the first week of March 2018. Katowice and Kraków are more affected by the coal mines industry, Particulate Matter particles originating from the coal mines sites contribute to the high level of PM10 concentration.

19

Patterns of relationship between PM10 from air monitoring quality station and AOT data from MODIS sensor onboard of Terra satellite

Suriya Winai, Chunpang Poramate, Laosuwan Teerawong

Przegląd Naukowy Inżynieria i Kształtowanie Środowiska

|

2021

|

Vol. 30, No. 2

236--249

EN

Thailand, especially in the northern region, often encounters the problem of having PM10 exceeding the normal standard level, which could do harm to people’s health. Mostly, such problem is caused by the burning of forest area and open area; this is clearly seen during January–April of every year. Also, the problem as mentioned is caused by the meteorological conditions and the terrains in the northern region that make it easy for PM10 to be accumulated. The aim of this study was to analyze the patterns of relationship between PM10 measured from the ground monitoring station and AOT data received from MODIS sensor onboard of Terra satellite in Phrae Province located in the northern region of Thailand. The method performed was by analyzing the correlation between PM10 data obtained from the ground monitoring station and the AOT data received from the MODIS sensor onboard of Terra satellite during January–April 2018. It was found from the study that the change of the intensity of PM10 and AOT in the climate was highly related; it appeared that the correlation coefficient (r) in January–April was 0.92, 0.91, 0.91 and 0.92, respectively. This research pointed out that during February– –April, the areas of Phrae Province had the level of PM10 that affected health. Besides, from the method in this research, it revealed AOT data received from MODIS sensor onboard of Terra satellite could be applied in order to follow up, monitor, and notify the spatial changes of PM10 efficiently.

20

Chemical characterization of PM10 in two small towns located in South Poland

Turek-Fijak Anna, Brania Joanna, Styszko Katarzyna, Zięba Damian, Stęgowski Zdzisław, Samek Lucyna

Nukleonika

|

2021

|

Vol. 66, No. 1

29--34

EN

The purpose of this study is to analyse the elements and PM10 concentrations in air samples gathered in the winter of 2017/2018 in two small towns, namely Skala and Wadowice. The chemical elements were identified for each sample using the energy dispersive X-ray method. The spectrometer was equipped, among others, with an Mo-X-ray tube which was the source of the photons and the Si(Li) detector. The following chemical elements: Cl, K, Fe, Ca, Zn, Pb, Br, Ti, Cu, Mn, V, Co, Rb, Ni, Sr, and Cr were identifi ed in the samples. In addition, As and Se were identifi ed in Wadowice. First, the results were compared with each other and then with the results for the nearest city. It was observed that the PM10 concentrations were significantly higher than the UE limit value for PM10, which equals 50 μg‧m−3 per 24 h. Moreover, the high concentrations of, among others, K, Pb, Cl or Zn, are likely to be linked with fossil fuels combustion and biomass burning. The levels of element concentrations in Wadowice and Skala resemble the levels observed several years earlier in Krakow.