55
9.10.2014 Vyhodnocen Vyhodnocen í í slo slo ž ž en en í í aerosolových aerosolových č č á á stic z projektu CZ0049 stic z projektu CZ0049 Štěpán Rychlík

Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

  • Upload
    others

  • View
    14

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

VyhodnocenVyhodnoceníí slosložženeníí aerosolových aerosolových ččáástic z projektu CZ0049stic z projektu CZ0049

Štěpán Rychlík

Page 2: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

CZ 0049 – www.chmi.cz/uoco/prj/cz0049

• Součást projektu CZ 0049 financovaného z tzv. Norských fondů (ÚChP AVČR, ČHMÚ, NILU)

• Improvement of the assessment methods ofambient air pollution loads of PM10 in theCzech Republic

– Zlepšení charakterizace frakce PM10 se zaměřením na sekundárně vznikající částicepro

– vytvoření chemického modelu vzniku sekundárních částic a

– identifikování původu zdroje a

– aplikace a verifikace disperzního modelu na územíČR.

Page 3: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

ČHMÚ – ÚOČO – CLI

• Český hydrometeorologický ústav• Meteoroloie• Hydrologie• Ovzduší

• Centrální laboratoř imisí - sledování kvality atmosféry

• Srážky, vzduch• Aerosolovéčástice – počty částic

hmota• Plyny• Ionty• Kovy

Page 4: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

Odběr aerosolovýchčástic• 2 lokality v Praze

– ČHMÚ, Praha-Libuš (JJV)– ÚChP AVČR, Praha-Suchdol (SSZ)

• Vzorkovacím kalendářem je odběr realizován každý 6. den

• Regulovaný frakcionovaný odběr při průtoku 2,3 m3/h po dobu 24 hodin, start 6:00 GMT, vzorkovače jsou Sven Leckel.

• PM10 a PM2,5; materiál filtrů – křemenná vlákna– Ionty– organický a elementární uhlík

• PM10; materiál filtrů – deriváty celulózy– Kovy

Page 5: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

Vzorkovací lokality v Praze

Libuš Suchdol

www.mapy.cz

Page 6: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

Vzorkovací lokality v Praze

Libuš Suchdol

Page 7: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

Metody analýzy

• Křemenné filtryMillipore APFA 47mm– OCEC analyzátor (Sunset Laboratory Carbon Aerosol

Analysis Lab Instrument, Model 4L)– Iontová chromatografie (Watrex, shodex CD-5) – Na+,

NH4+, K+, Mg+, Ca2+, Cl–, NO2

–, NO3–, SO4

2–

• Celulózové filtryMillipore RAWP 47 mm– Hmotnostní spektrometrie s indukčně vázanou plazmou

(Thermo Electron ICP-MS, X2-series) –prvkováanalýza

Page 8: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

Metody ČHMÚ a ÚChP

• metody T 21 AA-015 (aerosolovéčástice v ovzduší) a T 21 AA-005 (As, Cd, Ni, Pb v ovzduší) akreditovány od r. 2005

Page 9: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

Metody ČHMÚ a ÚChP

• metoda pro měření uhlíků podle protokolu EUSAAR2, letos autorizována pro OC a TC analýzy

• metody IC a gravimetrie prováděnév ÚChP taktéž standardizované

Page 10: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

Konstrukce, princip ICP-MSdetekce

zaostření

separace

vznik iontů

vakuový interface

tovrba aerosolu

Page 11: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

Systém zavádění vzorku, plasma

desolvatace → evaporace → atomizace → ionizace

Page 12: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

Vakuováčást + CCT

zaostření iontovou optikou → separace kvadrupólem

→ detekce

Page 13: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

Detektce – elektronový násobič

analogová a pulzníčást

Page 14: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

0

50

100

150

200

250

300

350

7Li

9Be

23N

a24

Mg

27A

l29

Si

39K

44C

a47

Ti

51V

52C

r55

Mn

56F

e59

Co

60N

i65

Cu

66Z

n69

Ga

75A

s82

Se

85R

b88

Sr

95M

o10

5Pd

107A

g11

1Cd

115I

n11

8Sn

121S

b12

5Te

133C

s13

7Ba

139L

a14

0Ce

141P

r14

6Nd

147S

m15

3Eu

157G

d15

9Tb

163D

y16

5Ho

166E

r16

9Tm

172Y

b17

5Lu

178H

f18

1Ta

182W

185R

e19

5Pt

202H

g20

5Tl

208P

b20

9Bi

238U

0

20

40

60

80

100

120

140

160

u (nastavení průtoku)

u (průtoku)

u (kalibrace a ředění standardů XXI)

u (ředění po odpaření - odhad)

u (Rec SRM)

u (opakovatelnost - SRM - dlouhodobá) ****u (XXI - certifikat)

u (semikvant - z kalibraček)

u (paralelky-Effi)

celková nejistota (nerozšířená)

Odhad nejistot metody ICP-MS

Page 15: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

Shromážděné výsledky

* analýzy byly provedeny pouze pro frakci PM10** z odběrové lokality Praha-Suchdol nebyla k dispozici data PM2,5, CO BZN, TLN, EBZN, MPXY,

OXY

T, RH, GLRD, WD, WV, RAIN meteorologická data

O3, NO-NO2-NOx, SO2, PM10, PM2,5, CO, BZN, TLN, EBZN, MPXY, OXY

plynné polutanty a aerosolovéčástice / AIM (optické metody a absorpce β-záření) **

Li, Be, Na, Mg, Al, Si, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, As, Se, Rb, Sr, Mo, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Te, Cs, Ba, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Hf, Ta, W, Re, Pt, Hg, Tl, Pb, Bi, U

prvky / hmotnostní spektrometrie s iontověvázanou plazmou*

Na+, K+, Mg+, Ca2+, Zn2+,NH4+,

Cl−, F−, Br−, NO2−, NO3

−, SO42−, PO4

3−

ionty / iontová chromatografie

OC, EC, TC uhlík / termálně optická metoda

PM10, PM2,5aerosolovéčástice / gravimetrie

Page 16: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

Sezónní PMx

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

jaro léto podzim zima

Hm

otno

stní

kon

cetr

ace

PM

[µg/

m3]

P-Libuš PM10 P-Suchdol PM10

P-Libuš PM2,5 P-Suchdol PM2,5

Page 17: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

Celkové složení PM2,5

Praha-Suchdol PM2,5 (celý rok)

OC 26%

EC 8%

Cl(-) 1%

SO4(2-) 16%

NH4(+) 9%

K(+) 1%

Ostatní 24%

NO3(-) 15%

Praha-Libuš PM2,5 (celý rok)

OC 26%

EC 6%

Cl(-) 1%

SO4(2-) 13%

NH4(+) 9%

Ostatní 31%

NO3(-) 14%

Page 18: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

Celkové složení PM10

Praha-Libuš PM10 (celý rok)

OC 23%

EC 6%

Cl(-) 1%

SO4(2-) 11%

Ostatní 36%

NH4(+) 6%

Na(+) 1%

NO3(-) 12%

29Si 1%

Ca(2+) 1%

56Fe 1%

27Al 1%

Praha-Suchdol PM10 (celý rok)

OC 24%

EC 7%

Cl(-) 1%

SO4(2-) 13%

Na(+) 1%

K(+) 1%

Ca(2+) 1%

29Si 1%

Ostatní 31%

NH4(+) 7%

56Fe 1%

NO3(-) 13%

Page 19: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

Korelace

• Pearsonův korelační koeficient r

• míra lineárního vztahu mezi dvěma veličinami

Page 20: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

Lanthanoidy

0,0001

0,001

0,01

0,1

1

29.3.2008 18.5.2008 7.7.2008 26.8.2008 15.10.2008 4.12.2008 23.1.2009 14.3.2009E

lem

ent c

once

ntra

ion

in a

ir [n

g.m

3]

140Ce 141Pr 146Nd 147Sm 153Eu 157Gd 159Tb

163Dy 165Ho 166Er 169Tm 172Yb 175Lu

Page 21: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014PM

10K

orel

ace

Libu

š-S

uchd

olT

CP

M10

EC

OC

Cl(-)

NO

2(-)N

O3(-)

SO

4(2-)N

a(+)N

H4(+)

K(+)

Mg(2+)

Ca(2+)

7Li9B

e27A

l29S

i47T

i51V52C

r55M

n56F

e59C

o60N

i65C

u66Z

n69G

a75A

s82S

e85R

b88S

r95M

o105P

d107A

g111C

d115In118S

n121S

b125T

e133C

s137B

a139La140C

e141P

r146N

d147S

m153E

u157G

d159T

b163D

y165H

o166E

r169T

m172Y

b175Lu178H

f182W185R

e205T

l208P

b209B

i238US

O2

NO

NO

2N

Ox

O3

CO

BZ

NT

LNE

BZ

NM

PX

YO

XY

TCPM10ECOCCl(-)NO2(-)NO3(-)SO4(2-)Na(+)NH4(+)K(+)Mg(2+)Ca(2+)7Li9Be27Al29Si47Ti51V52Cr55Mn56Fe59Co60Ni65Cu66Zn69Ga75As82Se85Rb88Sr95Mo105Pd107Ag111Cd115In118Sn121Sb125Te133Cs137Ba139La140Ce141Pr146Nd147Sm153Eu157Gd159Tb163Dy165Ho166Er169Tm172Yb175Lu178Hf182W185Re205Tl208Pb209Bi238USO2NONO2NOxO3

Praha-Libuš

Praha-S

uchdol

0.90-1.00

0.80-0.90

0.70-0.80

0.60-0.70

0.50-0.60

0.40-0.50

0.30-0.40

0.20-0.30

0.10-0.20

0.00-0.10

-0.10-0.00

-0.20--0.10

-0.30--0.20

-0.40--0.30

-0.50--0.40

-0.60--0.50

-0.70--0.60

-0.80--0.70

Page 22: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

Problémy při projektu

• Zpoždění projektu proti plánu ca 6 měsíců –v roce 2009 výpadky v analýzách• ICP-MS – 7 měsíců (vyhořelý RF generátor,

nestabilní elektronika kvadrupólu („vlny“ v čase), netěsnící chladící okruh � vyhořelákarta pohybu plazmové hlavice, natavenáplazmová hlavice (2x), zhoršující se rozlišeníspekter + posun píků ve spektru)

• OCEC – 2 měsíce

Page 23: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

Pár příkladů…

Page 24: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

Větrné a koncentrační růžice

• Větrné růžice - vektorové průměry směru a rychlosti větru v 8 směrech

• Koncentrační růžice – průměry koncentracív 8 směrech zjištěných z větrných růžic

Page 25: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

Větrné růžice –Libuša SuchdolR

ych

lost

větr

u (

m/s

)P

očet

výs

ledků

0

3S

SV

V

JV

J

JZ

Z

SZ

0

15S

SV

V

JV

J

JZ

Z

SZ

0

45S

SV

V

JV

J

JZ

Z

SZ

PM

10

a 2,

5 (µ

g/m

3 )

0

440S

SV

V

JV

J

JZ

Z

SZ

ΣPM

10

a 2,

5 (µ

g/m

3 )

Page 26: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

NO – NO2 – NOx , SO2 a VOC (µg/m3)

Lib

Su

chd

ol

0

100S

SV

V

JV

J

JZ

Z

SZ

0

100S

SV

V

JV

J

JZ

Z

SZ

0

15S

SV

V

JV

J

JZ

Z

SZ

Lib

a S

uch

do

l

0

2S

SV

V

JV

J

JZ

Z

SZ

BZN TLN EBZN

MPXY OXY

Lib

Page 27: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

Libuš Suchdol

EC–OC–TC v PM 10a 2,5 (µg/m3)

0

27S

SV

V

JV

J

JZ

Z

SZ

0

27S

SV

V

JV

J

JZ

Z

SZ

Page 28: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

NH4+ – NO3

− – SO42− a K+ (µg/m3)

0

10S

SV

V

JV

J

JZ

Z

SZ

0

10S

SV

V

JV

J

JZ

Z

SZ

0

0.3S

SV

V

JV

J

JZ

Z

SZ

Libuš Suchdol Libuša Suchdol

Page 29: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

Na+ – Cl− – Mg2+ (vynásobeno 20x)v PM 10a 2,5 (µg/m3)

0.01

0.1

1S

SV

V

JV

J

JZ

Z

SZ

0.01

0.1

1S

SV

V

JV

J

JZ

Z

SZ

Libuš Suchdol

Page 30: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

Prvková analýza - PM10 (ng/m3)Libuš

Suchdol

Sm (Al,Ti,Ca,Sr,Cs,La*) Mn (V,Co) PdCd (Pb,As,Zn,In,Te,Ga,Th,Re,Bi) Fe (Cu,Cr,Ni)

0

0.04S

SV

V

JV

J

JZ

Z

SZ

0

0.5S

SV

V

JV

J

JZ

Z

SZ

0

10S

SV

V

JV

J

JZ

Z

SZ

0

500S

SV

V

JV

J

JZ

Z

SZ

0

0.004S

SV

V

JV

J

JZ

Z

SZ

Page 31: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

PCA

• Faktorová analýza• Určení

• tzv. hlavní komponenty – té, která má největší vliv na variabilitu celého souboru výsledků a

• naopak nejméně významných komponent, jejichžvyřazením se celková variabilita změní nejméně

• Použití například při• detekci obličeje nebo vzorů v obrazových datech• výběr postupu při kompresi obrazových dat• zjednodušení souboru výsledků

Page 32: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

PCA – KVV při zvyšujícím se počtu faktorů

40

50

60

70

80

90

100

0 5 10 15 20 25 30

Počet faktorů (komponent)

Kum

ulat

ivní

vys

větle

ná v

aria

bilit

a [%

] .

PM2,5 Praha-Libuš

PM2,5 Praha-Suchdol

PM10 Praha-Libuš

PM10 Praha-Suchdol

Page 33: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

PCA – factor loading komp. 1 a 2

-1,0

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

EC

OC

Cl(-

)N

O2

(-)

NO

3(-

)S

ON

a(+

)N

H4

(+)

K(+

)M

g(2

+)

Ca

(2+)

7Li

9Be

27A

l29

Si

47T

i51

V52

Cr

55M

n56

Fe

59C

o60

Ni

65C

u66

Zn

69G

a75

As

82S

e85

Rb

88S

r95

Mo

105P

d10

7Ag

111C

d11

5In

118S

n12

1Sb

125T

e13

3Cs

137B

a13

9La

140C

e14

1Pr

146N

d14

7S15

3Eu

157G

d15

9Tb

163D

y16

5Ho

166E

r16

9Tm

172Y

b17

5Lu

178H

f18

2W18

5Re

205T

l20

8Pb

209B

i23

8U

Fac

tor l

oadi

ng

P-Libuš, komponenta 1 P-Suchdol, komponenta 1 P-Libuš, komponenta 2 P-Suchdol, komponenta 2

Page 34: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

PCA

• Při analýze standardizovaných dat (centrované a se SD = 1) vyšly jako nejméně významné:• v PM2,5

• Libuš = Suchdol: NO2−, Ca2+ a Mg2+

• v PM10

• Suchdol: NO2−, Mg2+, Ca2+, Na+ a Ti

• Libuš = Suchdol + Cl−, Al, Si a většina lanthanoidů.• Pro určení profilů zdrojů aerosolových částic tato

metoda využita nebyla, přestože je jednou z metod faktorové analýzy, které je možné k tomuto účelu využít

Page 35: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

CA (K-průměry)

• Hledá vazby mezi body (výsledky) ve vícerozměrném prostoru

• Dělí databázi výsledků na skupiny (klastry) podle jejich vzdálenosti v prostoru

• U K-průměrů je počet klastrů předem daný

Page 36: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

CA

Page 37: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

CA

Page 38: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

Dendogram Libuš PM2,5

Page 39: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

Dendogram Suchdol PM2,5

Page 40: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

Dendogram Libuš PM10

Page 41: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

Dendogram Suchdol PM10

Page 42: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

CA• Ve frakci aerosolových částic PM2,5 je výsledek shlukování

výsledků zjištěných v obou odběrových lokalitách téměřtotožný, rozdíl byl jen u iontů NH4

+ a SO42− a to mezi klastry,

které podle ostatních výsledků mohou patřit k jedné skupině.• Velice brzy se odděluje skupinka analytů obsahující Mg2+, Na+ a

v případě PM10 i Cl−.• Ve frakci PM2,5 v obou odběrových lokalitách a ve frakci PM10

v odběrové lokalitě Praha-Libuš jsou si v prostoru euklidovsky blízké analyty OC, EC, K+, NH4

+, NO3− a SO4

2−. V odběrovélokalitě Praha-Suchdol jsou NH4

+, NO3− a SO4

2− ostatním analytům této skupiny v dendrogramu vzdálenější, ale podle dělení do klastrů pomocí K-průměrů se odloučuje až při rozkladu do šesti a více klastrů.

• V obou odběrových lokalitách je u PM10 kompaktní klastrsložený ze analyzovaných prvků mezi Ce a Lu, ke kterému jsou dále volněji přidruženy Li, U, Ba, Hf, Sr a Ti.

Page 43: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

PMF• Faktorová analýza, fixní počet faktorů• Oproti jiným FA je omezena na převážně

pozitivní příspěvky faktorů (komponent)• Hledánířešení s minimálním součtem

nejistotou vážených reziduí kombinace faktory a jejich příspěvky přes všechny odběrové dny a analyty

• Použití• identifikace možných zdrojů znečištění• kvantifikace jejich příspěvků

Page 44: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

PMF• Data pod mezí detekce – nahrazena ½ MD a u = 5/6 * MD

• Chybějící data – nahrazena GAVG a u = 4 * GAVG

• Data 0 – nahrazena minimem z ostatních a u = 5/6 * 0,001

• Počet faktorů testován na obou lokalitách mezi 5 a 10 –jako optimum zvoleno 7 faktorů

• Byla testována stabilita řešení pomocí simulovaného konsekutivního podvýběru z původní sady dat (odpovídající 2M kampani)

• Pokus o jemné doladění výsledku rotací matic faktorů a příspěvků byl neúspěšný – některé profily zdrojů sice vycházely lépe (klonily se k vektorovým osám), ale jinéprávě naopak

Page 45: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

Označení faktorů - zdrojůSA sekundární aerosolySS sekundární síranySA(S) sekundární aerosoly, především síranySA(N) sekundární aerosoly, především dusičnanyDB spalování dřeva a biomasyFP fosilní palivaD dopravaRD silniční prachPS posypová sůlP půdaOM organická hmotaMA mořský aerosol

Page 46: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

Praha-Libuš0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

PM10ECOC

NO3(-)SO4(2-)NH4(+)

Cl(-)Na(+)

Mg(2+)105Pd65Cu

147Sm27Al29Si47Ti

56Fe88Sr

7Li238U

Ca(2+)82Se66Zn75As

208Pb111Cd205Tl

K(+)51V

52Cr55Mn59Co60Ni

95Mo115In

118Sn121Sb182W

SA(N) SA(S)+FP+DB FP+D D+RD PS P+OM MA

Page 47: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

Praha-Suchdol0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

PM10ECOC

NO3(-)SO4(2-)NH4(+)

Cl(-)Na(+)

Mg(2+)105Pd65Cu

147Sm27Al29Si47Ti

56Fe88Sr

7Li238U

Ca(2+)82Se66Zn75As

208Pb111Cd205Tl

K(+)51V

52Cr55Mn59Co60Ni

95Mo115In

118Sn121Sb182W

SA(N)+D SS+DB FP+DB D+P+OM PS P+OM+SA(S) MA

Page 48: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

Posčítáno přes faktory - zdroje

PM10

SS+DB22.6%

P+OM+SA(S)20.6%

MA5.5%

SA(N)+D

18.9%

D+P+OM

17.8%

PS0.0%FP+DB

14.6%

PM10SA(N)6.0%

SA(S)+FP+DB27.1%

D+RD16.3%

FP+D22.3%

PS0.0%

P+OM20.8%

MA7.4%

Libuš Suchdol

Page 49: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

Složení zdrojů - Libuš

SA(N)NH4(+)

18%SO4(2-)

1%

NO3(-)67%

OC10%

EC3%

SA(S)+FP+DB

NH4(+)16%

SO4(2-)33%

NO3(-)16%

OC29%

EC4%

K(+)1%

FP+D

56Fe2%

EC26%

OC65%

SO4(2-) 4%

NH4(+)1%

D+RD

27Al 2%56Fe 4%

Ca(2+)2%

K(+)1%

EC19%

OC59%

SO4(2-)9%

NH4(+)3%

PS

Cl(-)46%

Na(+)12% 27Al 2%

56Fe 2%K(+) 2%

EC 2%

NO3(-)16%

NH4(+)18%

P+OM

29Si 1%

NH4(+)8%

SO4(2-)39%

OC27%

EC7%

Ca(2+)6%

56Fe4%27Al

4%

K(+)1%

MA

Na(+)12%

Ca(2+)2%

Mg(2+)2%

Cl(-)1%

EC12%

OC32%

NO3(-)15%SO4(2-)

23%

Page 50: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

Složení zdrojů - SuchdolSA(N)+D

NH4(+)19%

SO4(2-)15%

NO3(-)52%

OC11%

EC2%

FP+DB

K(+)1%

NH4(+)3%

SO4(2-)8%

OC70%

EC16%

D+P+OM

EC 31%

OC 49%

NO3(-) 4%

27Al 2%

56Fe 6%

29Si 1%

Ca(2+) 4%

K(+) 1%

PS

NO3(-)5%SO4(2-)

2%

NH4(+)17%

56Fe4%

27Al3%

Na(+)5%

Cl(-)63%

66Zn1%

MA

SO4(2-) 18%

NO3(-)17%

OC31%

EC10%

Na(+)16%

Cl(-)3%

Mg(2+) 2%

Ca(2+) 2%

K(+) 1%

29Si 1%

SS+DB

56Fe1%

K(+)1%NH4(+)

14%

SO4(2-)40%

OC37%

EC7%

P+OM+SA(S)

29Si 1%

Na(+) 1%

27Al 2%

56Fe 1%Ca(2+)

4%

NH4(+)12%SO4(2-)

32%

NO3(-)20%

OC26%

EC 1%

Page 51: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

Z PM10 - Libuš

0,40,0Posypová sůl

2,16,0Sekundární především dusičnanový aerosol

0,97,4Mořský aerosol

1,516,3Doprava(včetně resuspenze silničního prachu)

2,120,8Půdní zdroj a organická hmota biogenního původu

2,522,3Spalování fosilních paliv(s podílem dopravy)

2,927,1Sekundární především síranový aerosol(s podílem spalování fosilních paliv a

dřeva/biomasy)

Chyba odhadu [%]

Odhad [%]

Zdroj

Page 52: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

Z PM10 - Suchdol

0,50,0Posypová sůl

0,55,5Mořský aerosol

1,814,6Spalování(fosilních paliv i dřeva/biomasy)

1,817,8Doprava včetně resuspenze s podílem dalších půdních elementů a letní organické hmoty

biogenního původu)

1,318,9Sekundární především dusičnanový aerosol(s podílem dopravy)

2,620,6Půdní zdroj a organická hmota biogenního původu s podílem sekundárního především

síranového aerosolu)

1,622,6Sekundární síranový aerosol(s podílem spalování dřeva/biomasy)

Chyba odhadu [%]

Odhad [%]

Zdroj

Page 53: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

PMF - souhrn • mořský aerosol (MA) a kombinace půdního zdroje s „letní“

organickou hmotou jsou od ostatních zdrojů stabilně odděleny,• tam, kde je ve zdroji primární vliv fosilních paliv (FP na prvním místě)

také není problém s párováním,• zdroj posypová sůl (PS) byl při testech stability přiřazován

k původnímu v odběrové lokalitě Praha-Libuš výrazně častěji (pravděpodobně z důvodu nižší vzdálenosti k lokální komunikaci), ale

• u převážně dopravního zdroje (D na prvním místě) je tomu naopak (v odb. l. P-Libuš obsahuje na rozdíl od P-Suchdola SS) a

• sekundární aerosolovéčástice (především síran amonný, SS) vnáší do profilů zdrojů a tedy i do párování nejistotu, pravděpodobně protože:• pochází z různých zdrojů, převážně ze spalování,• jeho součásti kondenzují na částicích mnohdy z jiných zdrojů a

• jeho součásti nejsou stabilní a mohou chemicky dále reagovat nebo se teplotně rozkládat.

Page 54: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

Závěry• Různé statistické metody produkují podobné výsledky (CA, PCA,

PMF)• Identifikováno bylo z PM2,5 v průměru 71 hm. % a z PM10 v průměru

67 %• Variabilita výsledků PMF byla odhadnuta do 3 %, ale nutno mít na

paměti, že nebylo identifikováno 100 % hmoty PM10.• Obě lokality jsou si výsledky velmi podobné, leč:

• Suchdol je více zasažena dopravou• vliv dějů probíhajícím v centru prahy se projevuji nejvíce u NO3

– (+38 %), Cl– a některých prvků (Pd (+52 %), W, Fe, Cu, Ni, Cr, Mn, V, Co). U PM10 byl tento vliv odhadnut na +10 % oproti průměru z ostatních směrů.

• existuje skupiny analytů, které jsou ve vyšší míře obsaženy v ovzdušípřicházejícím ze severních směrů – pravděpodobně dálkový přenos (Cd, Pb, As, In, Te, Tl, Bi, Re, Zn)

• a naopak exituje skupina analytů, které jsou v podstatě rozloženy do směrů rovnoměrně (Sm, lanthanoidy, Ti, Al, Cs, Sr, Ca)

• faktory MA a PS jsou v porovnání s ostatními zjištěnými zdroji zanedbatelné.

Page 55: Vyhodnocen í slo žen í aerosolovýchportal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/radostovice/2014/...9.10.2014 0 50 100 150 200 250 300 350 7Li 9Be 23Na 24Mg 27Al 29Si 39K 44Ca 47Ti 51V

9.10.2014

Děkuji za pozornost

Český hydrometeorologický ústavwww.chmi.cz

Ústav Chemických procesů AV ČR, v.v.i..www.icpf.cas.cz

Norwegian Institute for Air Researchwww.nilu.no

CZ 0049www.chmi.cz/uoco/prj/cz0049 Štěpán Rychlík

[email protected]