45
Analityka substancji o charakterze jonowym, 23-24.04.2009 Toruń 1 ANALITYKA PRÓBEK OPADÓW I OSADÓW ATMOSFERYCZNYCH Żaneta Polkowska, Katarzyna Cichała-Kamrowska, Jacek Namieśnik Katedra Chemii Analitycznej Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiej ul. G. Narutowicza 11/12 80-233 Gdańsk Tel: (058) 347 1010 Fax: (058) 347 2694 Email: [email protected]

ANALITYKA PRÓBEK OPADÓW I OSADÓW … probek... · Monitoring i analityka zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego • Oszacowanie wielkości emisji • Określenie zasięgu oddziaływania

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: ANALITYKA PRÓBEK OPADÓW I OSADÓW … probek... · Monitoring i analityka zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego • Oszacowanie wielkości emisji • Określenie zasięgu oddziaływania

Analityka substancji o charakterze jonowym, 23-24.04.2009 Toruń 1

ANALITYKA PRÓBEK OPADÓW I OSADÓW ATMOSFERYCZNYCH

Żaneta Polkowska, Katarzyna Cichała-Kamrowska, Jacek Namieśnik

Katedra Chemii Analitycznej Wydział

Chemiczny Politechniki Gdańskiej

ul. G. Narutowicza 11/12 80-233 Gdańsk

Tel: (058) 347 1010 Fax: (058) 347 2694 Email: [email protected]

Page 2: ANALITYKA PRÓBEK OPADÓW I OSADÓW … probek... · Monitoring i analityka zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego • Oszacowanie wielkości emisji • Określenie zasięgu oddziaływania

Analityka substancji o charakterze jonowym, 23-24.04.2009 Toruń 2

Emisja różnorodnych ksenobiotyków do środowiska może wpływać

na:

zmiany w składzie chemicznym poszczególnych elementów środowiska (w zakresie składników śladowych),

powstawanie nowych zagrożeń

dla zdrowia, a czasem nawet życia,

zmiany klimatyczne w skali globalnej.

Page 3: ANALITYKA PRÓBEK OPADÓW I OSADÓW … probek... · Monitoring i analityka zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego • Oszacowanie wielkości emisji • Określenie zasięgu oddziaływania

Analityka substancji o charakterze jonowym, 23-24.04.2009 Toruń 3

ROLA ATMOSFERY

Atmosfera stanowi zbiornik zanieczyszczeń, które w wyniku różnych procesów kierowane są

do powierzchni Ziemi.

Ogromna dynamika mas powietrznych powoduje, że atmosfera stanowi główną

drogę

transportu zanieczyszczeń

(w postaci gazów, aerozoli i pyłów) między poszczególnymi elementami środowiska abiotycznego.

Page 4: ANALITYKA PRÓBEK OPADÓW I OSADÓW … probek... · Monitoring i analityka zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego • Oszacowanie wielkości emisji • Określenie zasięgu oddziaływania

Analityka substancji o charakterze jonowym, 23-24.04.2009 Toruń 4

EMISJA ZANIECZYSZCZEŃ

– WPŁYW NA ŚRODOWISKO.

* Juda-Rezler K.: Oddziaływanie zanieczyszczeń

powietrza na środowisko, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2000.

Page 5: ANALITYKA PRÓBEK OPADÓW I OSADÓW … probek... · Monitoring i analityka zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego • Oszacowanie wielkości emisji • Określenie zasięgu oddziaływania

Analityka substancji o charakterze jonowym, 23-24.04.2009 Toruń 5

Monitoring i analityka zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego

Oszacowanie wielkości emisji•

Określenie zasięgu oddziaływania źródeł

emisji

Wyznaczenie strefy ochronnej•

Określenie imisji

zanieczyszczeń

Badania procesów transportu i depozycji zanieczyszczeń

Śledzenie losu środowiskowego poszczególnych ksenobiotyków

Badania długo okresowych tendencji zmian poziomu zanieczyszczeń

Page 6: ANALITYKA PRÓBEK OPADÓW I OSADÓW … probek... · Monitoring i analityka zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego • Oszacowanie wielkości emisji • Określenie zasięgu oddziaływania

Analityka substancji o charakterze jonowym, 23-24.04.2009 Toruń 6

Narzędzia analityczne wykorzystywane w monitoringu powietrza atmosferycznego

I OPCJA

Monitory i analizatory do bezpośredniego i ciągłego pomiaru poziomu stężenia wybranych składników (w czasie rzeczywistym): urządzenia stacjonarne urządzenia ruchome (przenośne, przewoźne)

Page 7: ANALITYKA PRÓBEK OPADÓW I OSADÓW … probek... · Monitoring i analityka zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego • Oszacowanie wielkości emisji • Określenie zasięgu oddziaływania

Analityka substancji o charakterze jonowym, 23-24.04.2009 Toruń 7

Narzędzia analityczne wykorzystywane w monitoringu powietrza atmosferycznego

II OPCJA

Pobieranie odpowiednich próbek w celu przeprowadzenia analizy w laboratorium pobieranie próbek gazów do odpowiednich

próbników (technika izolacyjna) pobieranie próbek analitów z badanego

powietrza

Page 8: ANALITYKA PRÓBEK OPADÓW I OSADÓW … probek... · Monitoring i analityka zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego • Oszacowanie wielkości emisji • Określenie zasięgu oddziaływania

Analityka substancji o charakterze jonowym, 23-24.04.2009 Toruń 8

TECHNIKI POBIERANIA PRÓBEK ANALITÓW Z POWIETRZA ATMOSFERYCZNEGO

Techniki dynamiczne Wykorzystanie pułapek:

Sorpcyjnych

Kriogenicznych

Z roztworem (płuczki)

Z reagentem (chemisorpcja)

W postaci filtra

Techniki denudacyjne Denudery

(pułapka)

Techniki pasywne Dozymetry pasywne (pułapka)

Page 9: ANALITYKA PRÓBEK OPADÓW I OSADÓW … probek... · Monitoring i analityka zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego • Oszacowanie wielkości emisji • Określenie zasięgu oddziaływania

Analityka substancji o charakterze jonowym, 23-24.04.2009 Toruń 9

Formy depozycji biorące udział

w dostawie zanieczyszczeń

z atmosfery do powierzchni ziemi

Page 10: ANALITYKA PRÓBEK OPADÓW I OSADÓW … probek... · Monitoring i analityka zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego • Oszacowanie wielkości emisji • Określenie zasięgu oddziaływania

Analityka substancji o charakterze jonowym, 23-24.04.2009 Toruń 10

ROLA DEPOZYCJI MOKREJ

Największy udział

w przenoszeniu zanieczyszczeń

z atmosfery do

powierzchni ziemi

ma DEPOZYCJA MOKRA czyli•

OPADY i

OSADY ATMOSFERYCZNE.

Page 11: ANALITYKA PRÓBEK OPADÓW I OSADÓW … probek... · Monitoring i analityka zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego • Oszacowanie wielkości emisji • Określenie zasięgu oddziaływania

Analityka substancji o charakterze jonowym, 23-24.04.2009 Toruń 11

CO TO JEST DEPOZYCJA MOKRA?

Proces PRZECHWYTYWANIA ZANIECZYSZCZEŃ ATMOSFERYCZNYCH przez chmury i/lub kropelki

opadu w postaci •

ciekłej lub

stałejw wyniku, którego są

one dostarczane do podłoża.

Page 12: ANALITYKA PRÓBEK OPADÓW I OSADÓW … probek... · Monitoring i analityka zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego • Oszacowanie wielkości emisji • Określenie zasięgu oddziaływania

Analityka substancji o charakterze jonowym, 23-24.04.2009 Toruń 12

Czynniki wpływające na proces mokrej depozycji

miejsce i sposób powstawania opadu/osadu,•

warunki meteorologiczne oraz topografia terenu,

rodzaj i ilość

opadu/osadu,•

czas trwania i natężenie opadu/osadu,

wzajemne oddziaływania aerozoli, chmur i zanieczyszczeń gazowych,

obecność

cząstek pyłu, które stanowią

jądra kondensacji pary wodnej,

stężenia danej substancji w atmosferze,•

rozpuszczalność

danej substancji w atmosferze,

obecność

związków będących katalizatorami przemian chemicznych zanieczyszczeń, zawartych w opadzie/osadzie atmosferycznym.

Page 13: ANALITYKA PRÓBEK OPADÓW I OSADÓW … probek... · Monitoring i analityka zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego • Oszacowanie wielkości emisji • Określenie zasięgu oddziaływania

Analityka substancji o charakterze jonowym, 23-24.04.2009 Toruń 13

DEFINICJE

Opad jest to produkt kondensacji pary wodnej, który w stanie stałym (śnieg, grad) lub ciekłym (deszcz) dociera do powierzchni terenu.

Osady

-

stanowią

również

produkt kondensacji, ale inny jest sposób ich tworzenia.

Page 14: ANALITYKA PRÓBEK OPADÓW I OSADÓW … probek... · Monitoring i analityka zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego • Oszacowanie wielkości emisji • Określenie zasięgu oddziaływania

Analityka substancji o charakterze jonowym, 23-24.04.2009 Toruń 14

Wymywanie zanieczyszczeń

z atmosfery może zachodzić:

poprzez absorpcję

zanieczyszczeń

w chmurach,

w wyniku dyfuzyjnego i inercyjnego zderzania się

cząstek aerozoli z cząstkami opadu,

w wyniku pochłaniania zanieczyszczeń

przez kropelki deszczu, śniegu, mżawki lub gradu znajdujące się

poniżej dolnej podstawy

chmur, które polega na absorpcji gazów oraz inercyjnym wychwytywaniu aerozoli o średnicy cząstek d > 1 μm,

poprzez nukleację, czyli wymywanie zanieczyszczeń

z powietrza na drodze tworzenia się

kropel na powierzchni aerozoli spełniających

rolę

jąder kondensacji,

poprzez wymywanie wewnątrzchmurowe.

Page 15: ANALITYKA PRÓBEK OPADÓW I OSADÓW … probek... · Monitoring i analityka zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego • Oszacowanie wielkości emisji • Określenie zasięgu oddziaływania

Analityka substancji o charakterze jonowym, 23-24.04.2009 Toruń 15

ROLA OPADÓW I OSADÓW ATMOSFERYCZNYCH W OBIEGU WODY

1.

Zamykają

obieg hydrologiczny w przyrodzie i stanowią

główne źródło wody na Ziemi.

2.

Podlegają

takim procesom jak:•

odparowanie,

przenikanie w głąb ziemi, •

tworzenie wód spływnych.

Page 16: ANALITYKA PRÓBEK OPADÓW I OSADÓW … probek... · Monitoring i analityka zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego • Oszacowanie wielkości emisji • Określenie zasięgu oddziaływania

Analityka substancji o charakterze jonowym, 23-24.04.2009 Toruń 16

KLASYFIKACJA OPADÓW I OSADÓW ATMOSFERYCZNYCH

Para wodna w atmosferze

Opady atmosferyczne

Opady tworzące się

w powietrzu atmosferycznym

(opady pionowe)

Opady unoszące sięw powietrzu

Opady osiadające (opady poziome)

Ciekłe

Stałe

rosa

szron

adwekcyjna

właściwa

biała

Osad ciekły

Osad stały

mgłaadwekcyjna

radiacyjnaCiekłe

Stałe

Marznące

sadź

miękka

twarda

lodowa

deszcz

mżawka

marznący deszcz

marznąca mżawka

śnieg

śnieg ziarnisty

ziarna lodowe

grad

pył

diamentowy

krupyśnieżne

lodowe

Page 17: ANALITYKA PRÓBEK OPADÓW I OSADÓW … probek... · Monitoring i analityka zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego • Oszacowanie wielkości emisji • Określenie zasięgu oddziaływania

Analityka substancji o charakterze jonowym, 23-24.04.2009 Toruń 17

ROSA I SZRON-

UDZIAŁ

W DEPOZYCJI MOKREJ

Biorąc pod uwagę

częstość

pojawiania

się

oraz łączny czas występowania, rosa i szron

stają

się

ważniejszymi składowymi mokrej depozycji aniżeli sam opad atmosferyczny.

Przykład: teren Wrocławia-

opad atmosferyczny

występuje przez ok.

3%

czasu w skali

roku,-

rosa i szron

występuje przez ok.

11%

czasu w skali roku.

Page 18: ANALITYKA PRÓBEK OPADÓW I OSADÓW … probek... · Monitoring i analityka zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego • Oszacowanie wielkości emisji • Określenie zasięgu oddziaływania

Analityka substancji o charakterze jonowym, 23-24.04.2009 Toruń 18

BADANIA PRÓBEK OPADÓW I OSADÓW

ATMOSFERYCZNYCH

Wyniki badań

PRÓBEK OPADÓW I OSADÓW ATMOSFERYCZNYCH mogą

być źródłem informacji odnośnie•

stanu powietrza atmosferycznego,

zjawisk i procesów zachodzących w atmosferze.

Page 19: ANALITYKA PRÓBEK OPADÓW I OSADÓW … probek... · Monitoring i analityka zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego • Oszacowanie wielkości emisji • Określenie zasięgu oddziaływania

Analityka substancji o charakterze jonowym, 23-24.04.2009 Toruń 19

Analityka próbek opadów i osadów atmosferycznych jest dużym wyzwaniem dla

chemików analityków.

W trakcie prac analitycznych analityk napotyka na różne problemy zarówno natury metodycznej

jak i technicznej.

OSADY I OPADY ATMOSFERYCZNE (PROBLEMY I WYZWANIA)

Page 20: ANALITYKA PRÓBEK OPADÓW I OSADÓW … probek... · Monitoring i analityka zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego • Oszacowanie wielkości emisji • Określenie zasięgu oddziaływania

Analityka substancji o charakterze jonowym, 23-24.04.2009 Toruń 20

NAJWIĘKSZE WYZWANIA DLA ANALITYKI PRÓBEK OSADÓW I OPADÓW ATMOSFERYCZNYCH

zróżnicowane objętości pobieranych próbek,

duża zmienność

poziomów stężeń

oznaczanych związków,

specyficzny skład matrycy.

KONIECZNE JEST PRZESTRZEGANIE WYMOGÓW CHARAKTERYSTYCZNYCH DLA ANALITYKI ŚLADÓW

Page 21: ANALITYKA PRÓBEK OPADÓW I OSADÓW … probek... · Monitoring i analityka zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego • Oszacowanie wielkości emisji • Określenie zasięgu oddziaływania

Analityka substancji o charakterze jonowym, 23-24.04.2009 Toruń 21

Podstawowe problemy związane z analityką

różnych form opadów i osadów atmosferycznych.

Deszcz Śnieg Mgła Sadź Szron Rosa Grad, krupa,

mżawka

Wody spływne

Sezonowość nie tak tak tak tak tak tak nie

Przestrzenne zróżnicowanie

nie nie tak tak tak tak nie tak

Mała objętość

próbki

nie nie tak tak tak tak nie nie

Specyficzny skład tak tak tak tak tak tak tak tak

Obecność

cząstek stałych

nie tak nie nie nie nie nie tak

Niskie stężenia tak tak nie tak tak tak tak nie

Zmiana składu tak tak tak nie nie nie tak tak

Rodzaj opadu

Problem

Page 22: ANALITYKA PRÓBEK OPADÓW I OSADÓW … probek... · Monitoring i analityka zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego • Oszacowanie wielkości emisji • Określenie zasięgu oddziaływania

Analityka substancji o charakterze jonowym, 23-24.04.2009 Toruń 22

PROBLEMY I WYZWANIA ZWIAZANE Z ANALITYKĄ

PRÓBEK OSADÓW I OPADÓW ATMOSFERYCZNYCH

NIEZALEŻNE OD STOSOWANEJ PROCEDURY

ZWIĄZANE Z PROCEDURĄ

ANALITYCZNĄ

ZWIĄZANE ZINTERPRETACJĄ

WYNIKÓW

1.

Różnorodność

strumieni jakimi zanieczyszczenia dostają

się

z atmosfery do środowiska (opady i osady).

2.

Niehomogeniczność

strumienia mokrej depozycji (jednoczesne występowanie opadu i osadu).

3.

Transformacja strumienia pod wpływem kontaktu z substancjami znajdującymi się

w podłożu oraz osadzonymi na nim w wyniku procesu suchej depozycji.

4.

Sezonowość

występowania.5.

Przestrzenne zróżnicowanie ilości opadów i osadów (warunki lokalne).

1.

Konieczność

dopasowania różnorodnych typów próbników do określonych wymagań.

2.

Małe objętości pobieranych (zbieranych) próbek.

3.

Konieczność

wyboru odpowiednich procedur analitycznych.

4.

Brak materiałów odniesienia i odpowiednich wzorców.

5.

Niebezpieczeństwo zmiany składu chemicznego podczas pobierania/zbierania i przechowywania pobranych próbek (sposób, czas).

6.

Ogromna różnorodność

zanieczyszczeń

obecnych w opadach i osadach atmosferycznych.

7.

Specyficzny skład matrycy. 8.

Niskie stężenia oznaczanych związków.

9.

Interakcje pomiędzy składnikami obecnymi w próbkach.

1.

Zmiany stężeń

poszczególnych składników w różnych fazach procesu depozycji (zmiany w czasie).

2.

Współzależności pomiędzy zanieczyszczeniami obecnymi w próbkach.

3.

Wpływ parametrów meteorologicznych na skład i ilość

zanieczyszczeń.

4.

Wpływ antropopresji i topografii terenu na zawartość

zanieczyszczeń

w opadach i osadach atmosferycznych.

5.

Różnica w toksyczności różnych form mokrej depozycji.

6.

Konieczność

zastosowania technik chemometrycznych na etapie opracowania wieloparametrowych zbiorów danych pomiarowych.

Page 23: ANALITYKA PRÓBEK OPADÓW I OSADÓW … probek... · Monitoring i analityka zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego • Oszacowanie wielkości emisji • Określenie zasięgu oddziaływania

Analityka substancji o charakterze jonowym, 23-24.04.2009 Toruń 23

WYMUSZONY PRZEPŁYW STRUMIENIA

PRZEZ PRÓBNIK

Teflonowa powierzchnia lub lejek szklany, naczynia wykonane ze szkła, stali nierdzewnej lub aluminium

dodatkowe wyposażenie: filtry z włókna szklanego, teflonowe, srebrne, membranowe, rurki sorpcyjne

urządzenia pomocnicze: czujnik poziomu wody w zbiorniku

Rurki (kolumny)•

wypełnienie: Tenax-GC, Amberlite

XAD

Automatyczny system do pobierania próbek wody deszczowej bezpośrednio z chmur

urządzenia pomocnicze: pomiar pH

i przewodnictwa, czujnik do pomiaru temperatury i prędkości wiatru

PRÓBNIKI DO POBIERANIA PRÓBEK OPADU ATMOSFERYCZNYEGO

MANUALNE AUTOMATYCZNE

Pojemniki szklane

Pojemniki metalowe

Pojemniki z tworzyw sztucznych•

dodatkowe wyposażenie:

szklany, stalowy lub polietylenowy lejek

urządzenia pomocnicze: termostatowana komora (4ºC), czujnik pomiaru siły i kierunku wiatru

Otwarty pojemnik o znanej powierzchni

dodatkowe wyposażenie: automatycznie zamykana pokrywa

Teflonowy lejek, 30 teflonowych pojemników

dodatkowe wyposażenie:

automatycznie zamykana pokrywa

urządzenia pomocnicze: pojemniki automatycznie zmieniane poprzez obrót ruchomej podstawy po zakończeniu pobierania próbki

Page 24: ANALITYKA PRÓBEK OPADÓW I OSADÓW … probek... · Monitoring i analityka zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego • Oszacowanie wielkości emisji • Określenie zasięgu oddziaływania

Analityka substancji o charakterze jonowym, 23-24.04.2009 Toruń 24

PRÓBNIKI DO POBIERANIA PRÓBEK OSADU ATMOSFERYCZNYEGO

ROSA SZRON I SADŹ

Teflon•

310x307 [mmxmm]•

głębokość

tacy kolektora: 3 mm

Szklana płyta•

300-298 [mmxmm]•

głębokość

tacy kolektora: 3 mm

Stal nierdzewna•

303x228 [mmxmm]•

głębokość

tacy kolektora: 0,5 mm•

kolektory umieszczono na 10cm bloku z pianki polistyrenowej

Aluminium•

303x226 [mmxmm]•

głębokość

tacy kolektora: 1mm

Teflon pokryty stalą

nierdzewną•

303x228 [mmxmm]•

głębokość

tacy kolektora: 0,5 mm

Teflon pokryty aluminium•

303x226 [mmxmm]•

głębokość

tacy kolektora: 1mm

Tworzywo sztuczne•

2000-2500 [mmxmm]•

głębokość

tacy kolektora: 0,05 mm•

powierzchnia nieznacznie skierowana w dół

Szkło•

1000x1000 [mmxmm]•

głębokość

tacy kolektora: 1 mm•

tył

kolektora wykonany jest z aluminium

Polietylen•

powierzchnia 400-3600 [cm2]•

wysokość

1-3 m

Polichlorek winylu•

powierzchnia 929 [cm2]•

wysokość

1m

Teflon•

warstwa teflonu przymocowana za pomocą

taśmy dwustronnej do polistyrenowego bloku o grubości 3 cm

Page 25: ANALITYKA PRÓBEK OPADÓW I OSADÓW … probek... · Monitoring i analityka zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego • Oszacowanie wielkości emisji • Określenie zasięgu oddziaływania

Analityka substancji o charakterze jonowym, 23-24.04.2009 Toruń 25

CHARAKTERYSTYKA PRÓBNIKÓW DO POBIERANIA PRÓBEK OPADÓW ATMOSFERYCZNYCH

(zgodnie z zaleceniami Europejskiego Programu Monitoringu Środowiska-

EMEP)

1.

Duża powierzchnia wlotowa zbiornika

(1000 –

2000 cm2)

aby było możliwe zbieranie próbki o odpowiednio dużej objętości nawet przy niewielkiej ilości opadów.

2.

Odpowiednia objętość

zbiornika

aby uniknąć

utraty części próbki nawet przy opadzie o dużej intensywności.

3.

Odpowiednio dobrany materiał

konstrukcyjny, z którego wykonane są

zbiorniki

materiał

obojętny chemicznie,

materiał

wytrzymały na niskie i wysokie temperatury w warunkach rzeczywistych aby

wyeliminować

lub przynajmniej zminimalizować

możliwość

występowania oddziaływań

typu efekt pamięci ścianki czy zanieczyszczeń

krzyżowych.

4.

Właściwe miejsce i sposób instalacji próbnika (na wysokości około 1,5m nad powierzchnią

gruntu, na otwartej przestrzeni, najlepiej porośniętej trawą)

takie postępowanie ma na celu zabezpieczyć

próbki przed zanieczyszczeniem przez

liście, gałęzie, a także kurz i piasek z podłoża.

Page 26: ANALITYKA PRÓBEK OPADÓW I OSADÓW … probek... · Monitoring i analityka zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego • Oszacowanie wielkości emisji • Określenie zasięgu oddziaływania

Analityka substancji o charakterze jonowym, 23-24.04.2009 Toruń 26

TYPY WÓD SPŁYWNYCHTermin w języku angielskim Termin w języku polskim Wyjaśnienie

Road runoff Z arterii komunikacyjnych Wody spływające z dróg szybkiego ruchu zawierają

metale ciężkie w postaci zawieszonych cząstek stałych oraz w formie rozpuszczonej. W dużej mierze są

zanieczyszczone przez związki organiczne, takie jak składniki ropy naftowej, paliw, tłuszczów i smarów.

Roof

runoff Z dachów budynków Głównym czynnikiem wpływającym na poziom stężenia tych zanieczyszczeń

w wodzie jest materiał

pokrycia dachowego, jego skład chemiczny, chropowatość

i pokrycie powierzchni, wiek oraz odporność

na wpływ atmosfery.

Canopy

troughfall Z koron i pni drzew Skład chemiczny wód opadowych na terenach leśnych ulega

zmianie głównie pod wpływem procesów fizjologicznych roślin oraz rozpuszczania i spłukiwania z powierzchni gałęzi, kory, liści aerozoli i zanieczyszczeń

gazowych pochłoniętych z atmosfery. Na różnorodność

i liczbę

zanieczyszczeń

obecnych w wodach spływnych z koron drzew ma przede wszystkim wpływ: rodzaj listowia, gęstość

korony drzewa, wiek drzewa, ilość

opadów, kierunek wiatru i inne.

Agricultural

runoff Z obszarów rolniczych Dobre warunki do powstawania spływów z terenów rolniczych, obciążonym znacznym ładunkiem substancji odżywczych, istnieją

wiosną

(niewykształcona jeszcze pokrywa roślinna nie zapobiega spływowi powierzchniowemu, natomiast sprzyja mu przemarznięty po zimie grunt. Większość

środków ochrony roślin i nawozów sztucznych trafia bezpośrednio do środowiska i jest źródłem wielu zanieczyszczeń. Poprzez infiltrację

zanieczyszczenia mogą

przedostawać

się

do wód podziemnych płytkiego krążenia, które stanowią

główne źródło zaopatrzenia w wodę

pitną

na terenach wiejskich.

Page 27: ANALITYKA PRÓBEK OPADÓW I OSADÓW … probek... · Monitoring i analityka zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego • Oszacowanie wielkości emisji • Określenie zasięgu oddziaływania

Analityka substancji o charakterze jonowym, 23-24.04.2009 Toruń 27

TECHNIKI ANALITYCZNE WYKORZYSTYWANE DO OZNACZANIA ZANIECZYSZCZEŃ

NAJCZĘŚCIEJ WYSTĘPUJĄCYCH W PRÓBKACH

WÓD OPADOWYCH:

Kationy i aniony

IC, AAS, ICP-OES, ICP-MS

Metale ciężkie

AAS, ICP-OES, ICP-MS

Pestycydy

GC-MS, GC-ECD

Związki z grupy WWA

HPLC-UV, HPLC-DAD, GC-MS

Lotne związki chlorowcoorganiczne

PT-GC-ECD, GC-MS

Page 28: ANALITYKA PRÓBEK OPADÓW I OSADÓW … probek... · Monitoring i analityka zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego • Oszacowanie wielkości emisji • Określenie zasięgu oddziaływania

Analityka substancji o charakterze jonowym, 23-24.04.2009 Toruń 28

TECHNIKI ANALITYCZNE WYKORZYSTYWANE DO OZNACZANIA ZANIECZYSZCZEŃ

NAJCZĘŚCIEJ WYSTĘPUJĄCYCH W PRÓBKACH

OSADÓW ATMOSFERYCZNYCH:Wybrane kationy i aniony

IC

izotachoforeza

(ITP)

Lotne związki chlorowcoorganiczne-

technika bezpośredniego nastrzyku

próbki wody do kolumny chromatograficznej

DAI-GC-ECD

Wybrane parametry organiczne i nieorganiczne

miniaturowe systemy analityczne-

LOC (Lab-on-Chip)

Węgiel ogólny i nieorganiczny (TC, TIC)

wysokotemperaturowa mineralizacja z kulometrycznym oznaczaniem punktu końcowego

Inne, np. formaldehyd

SPME-GC-ECD

Page 29: ANALITYKA PRÓBEK OPADÓW I OSADÓW … probek... · Monitoring i analityka zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego • Oszacowanie wielkości emisji • Określenie zasięgu oddziaływania

Analityka substancji o charakterze jonowym, 23-24.04.2009 Toruń 29

STĘŻENIA ZANIECZYSZCZEŃ

W OSADACH ATMOSFERYCZNYCH

Badania poziomów stężeń

zanieczyszczeń

obecnych w próbkach osadów atmosferycznych

(mgła, rosa,

szron, sadź) wykazują, że w takich próbkach zanieczyszczenia występują

w większych stężeniach

niż

w próbkach innych form opadu atmosferycznego (wynika to z faktu wchłaniania zanieczyszczeń

z

warstwy granicznej).

Page 30: ANALITYKA PRÓBEK OPADÓW I OSADÓW … probek... · Monitoring i analityka zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego • Oszacowanie wielkości emisji • Określenie zasięgu oddziaływania

Analityka substancji o charakterze jonowym, 23-24.04.2009 Toruń 30

JEDNOCZESNE WYSTĘPOWANIE OPADU I OSADU

* Błaś

M., Sobik M.: Znaczenie lasu w kształtowaniu przychodu wody z mgły w Sudetach, Czasopismo Techniczne; Inżynieria środowiska, Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Z. 5, 129-140, 2002.** Błaś

M., Sobik

M.: Natural and human impact on pollutant deposition

in mountain ecosystems of the Sudetes, [Man and climate in the

XX century], (red.) J. Pyka, M. Dubicka, A. Szczepankiewicz-Szmyrka, M. Sobik, M. Błaś], Acta UWrat. 2542, Studia

Geograficzne, 75, 420-438, 2003.*** Błaś

M., Sobik

M.: The distribution of fog frequency in the

Carpathians. Geographia

Polonica; General and Applied Climatology:

Selected Aspects, (editors) Magdalena Kuchcik

and Krzysztof Błażejczyk, Polish Academy of Science, Institute of Geography and Spatial Organization, Warszawa, 77, 19-34, 2004.

Page 31: ANALITYKA PRÓBEK OPADÓW I OSADÓW … probek... · Monitoring i analityka zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego • Oszacowanie wielkości emisji • Określenie zasięgu oddziaływania

Analityka substancji o charakterze jonowym, 23-24.04.2009 Toruń 31

NOWE ROZWIĄZANIA METODYCZNE OPRACOWANE W KATEDRZE CHEMII ANALITYCZNEJ

* Polkowska

Ż.: Determination of volatile organohalogen

compounds in urban precipitation in tricity

area (Gdańsk, Gdynia, Sopot), Chemosphere, 57, 1265-1274, 2004.

Analit Stężenie

[ng/dm3] Współczynnik

zmienności (CV)

Zakres Wartość

średnia

CHCl3 2 -

1010 152 1,5

CCl4 1 -

100 10 2,6

CH2

Cl2 1 -

180 4 4,1

C2

Cl4 1 –

79 0,5 5,1

CHBr2

Cl 1 -

3 0,8 7,0

C2

HCl3

+ CHBrCl2 1 -

3 0,1 6,9

1. Wykorzystanie techniki DAI-GC-ECD do oznaczania lotnych związków chlorowcoorganicznych

w

próbkach wód opadowych.

Page 32: ANALITYKA PRÓBEK OPADÓW I OSADÓW … probek... · Monitoring i analityka zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego • Oszacowanie wielkości emisji • Określenie zasięgu oddziaływania

Analityka substancji o charakterze jonowym, 23-24.04.2009 Toruń 32

NOWE ROZWIĄZANIA METODYCZNE OPRACOWANE W KATEDRZE CHEMII ANALITYCZNEJ

* Skarżyńska

K., Polkowska

Ż., Konieczka

P., Górecki

T., Namieśnik

J.: Comparison of ion chromatography and isotachophoresis

for determination of anions in atmospheric wet

deposition samples, Accreditation

and

Quality

Assurance

(wysłano do redakcji).

Nr Jony Stężenie [mg/dm3]

Nr Jony Stężenie [mg/dm3]

Nr Jony Stężenie [mg/dm3]

Rosa Sadź Osad ciekły

IC

1 F- <LOQ 1 F- <LOQ 1 F- 0,23

2 Cl- 0,99 2 Cl- 1,01 2 Cl- 6,89

3 NO2- <LOQ 3 NO2

- <LOQ 3 NO2- 0,24

4 NO3- 5,74 4 NO3

- 10,6 4 NO3- 4,65

5 PO43- <LOQ 5 PO4

3- <LOQ 5 PO43- 0,54

6 SO42- 2,96 6 SO4

2- 8,39 6 SO42- 7,92

ITP

1 NO3- 16,4 1 NO3

- 21,7 1 NO3- 15,7

2 SO42- 3,41 2 SO4

2- 9,91 2 SO42- 9,71

2. Porównanie techniki chromatografii jonowej (IC) i izotachoforezy

(ITP) do oznaczania wybranych jonów w próbkach osadów atmosferycznych.

IC ITP

a)

b)

c)

Page 33: ANALITYKA PRÓBEK OPADÓW I OSADÓW … probek... · Monitoring i analityka zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego • Oszacowanie wielkości emisji • Określenie zasięgu oddziaływania

Analityka substancji o charakterze jonowym, 23-24.04.2009 Toruń 33

NOWE ROZWIĄZANIA METODYCZNE OPRACOWANE W KATEDRZE CHEMII ANALITYCZNEJ

3. Aparaty przenośne do oznaczania formaldehydu w próbkach osadów atmosferycznych w porównaniu z techniką

HPLC (z detekcją

UV).

Technika Typ aparatu Równanie krzywych

kalibracyjnych

r Liczba serii

LOD LOQ Precyzja[%]

Fotometria(SQ 118)

Przenośny

SQ 118

y = 1,23 x + 0,010 0,996 7 0,010 mg/dm3

0,030 mg/dm3

5

HPLCChromatograf

cieczowy

y = 151 x + 90,7 0,992 3 0,40 g/dm3

1,20 g/dm3

4

HPLC / fotometria(roztwory wzorcowe)

y = 0,0070 x –

0,41 0,996 3 - - -

HPLC / fotometria (próbki

rzeczywiste)

y = 0,0020 x -

0,0020 0,974 3 - - -

.

* Polkowska

Ż., Skarżyńska

K., Górecki

T, Namieśnik

J.: Formaldehyde

in various forms of atmospheric precipition

and deposition from highly urbanized regions, J. Atmos. Chem, 53, 211-236, 2006.**Polkowska Ż.,

Skarżyńska K., Namieśnik J.: Stężenie formaldehydu w wodach spływnych z arterii komunikacyjnych, powierzchni dachów budynków i koron drzew, wodach gruntowych i rzecznych oraz w opadach i osadach atmosferycznych na terenie aglomeracji miejskich, Stan i antropogeniczne zmiany jakości wód w Polsce, t. V, red. Maciej Ziułkiewicz, Uniwersytet Łódzki, str. 67-76, 2007.

Page 34: ANALITYKA PRÓBEK OPADÓW I OSADÓW … probek... · Monitoring i analityka zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego • Oszacowanie wielkości emisji • Określenie zasięgu oddziaływania

Analityka substancji o charakterze jonowym, 23-24.04.2009 Toruń 34

Wykorzystanie certyfikowanych materiałów odniesienia do weryfikacji otrzymanych wyników.

Analytical Reference Material Rain-97 Reference Material No 409 (BCR-409)

Wartośćoznaczona

Wartość

podana w certyfikacie

Wartośćoznaczona

Wartość

podanaw certyfikacie

Amoniak (N) 0,200 ±

0,068 0,18 ±

0,028 1,49 ±

0,41 1,484 ±

0,044

Wapń 2,89 ±

0,52 2,64 ±

0,25 0,670 ±

0,043 0,62 ±

0,012

Magnez 1,03 ±

0,38 0,934 ±

0,088 0,330 ±

0,086 0,2948 ±

0,0053

Sód 0,310 ±

0,038 0,276 ±

0,044 1,880 ±

0,069 1,907 ±

0,038

Potas 0,180 ±

0,043 0,153 ±

0,038 0,170 ±

0,042 0,1657 ±

0,0050

Chlorki 0,640 ±

0,045 0,526 ±

0,094 3,910 ±

0,035 4,000 ±

0,080

Azotany (N) 2,260 ±

0,075 2,09 ±

0,20 1,090 ±

0,075 1,094 ±

0,020

Siarczany 5,740 ±

0,046 5,28 ±

0,73 5,140 ±

0,036 5,11 ±

0,15

Materiał

odniesienia

Analit

Page 35: ANALITYKA PRÓBEK OPADÓW I OSADÓW … probek... · Monitoring i analityka zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego • Oszacowanie wielkości emisji • Określenie zasięgu oddziaływania

Analityka substancji o charakterze jonowym, 23-24.04.2009 Toruń 35

referencyjny próbnik próbnik odniesienia

kaskada pobierników zestaw próbników

metoda ekwiwalentna metoda równoważna (odpowiadająca)

współczynnik ekwiwalentności współczynnik równoważności

sekwestracja CO2 zatrzymywanie (gromadzenie) CO2

kompartmentacja

analitu rozmieszczenie analitu

objętość

nastrzyku objętość

dozowanej próbki

środowiskowy impakt zanieczyszczeń

oddziaływanie zanieczyszczeń

na środowisko

kalibrator wielogazowy urządzenie do kalibracji analizatora gazów

ŻARGON-

PRZYKŁADY

Page 36: ANALITYKA PRÓBEK OPADÓW I OSADÓW … probek... · Monitoring i analityka zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego • Oszacowanie wielkości emisji • Określenie zasięgu oddziaływania

Analityka substancji o charakterze jonowym, 23-24.04.2009 Toruń 36

ciekłe membrany podparte ciekła membrana osadzona na nośniku

cela przepływowa celka przepływowa

koncentracja stężenie

wafel płytka

dopowanie domieszkowanie

amplifikacja powielanie, wzmocnianie

transfer zanieczyszczeń transport (przenoszenie) zanieczyszczeń

mieszanina kombustorowa mieszanina palna

ekotoksykant ekotoksyna

(trucizna środowiskowa)

ŻARGON-

PRZYKŁADY

Page 37: ANALITYKA PRÓBEK OPADÓW I OSADÓW … probek... · Monitoring i analityka zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego • Oszacowanie wielkości emisji • Określenie zasięgu oddziaływania

Analityka substancji o charakterze jonowym, 23-24.04.2009 Toruń 37

mobilne pomiary zanieczyszczeń pomiary zanieczyszczeńz wykorzystaniem mobilnych (ruchomych) przyrządów kontrolno-pomiarowych

kartridż

z sorbentem rurka (pojemnik) z sorbentem

jonizacja pozytywna jonizacja dodatnia

jonizacja negatywna jonizacja ujemna

alblacja rozpylanie

nebulizer rozpylacz

ŻARGON-

PRZYKŁADY

Page 38: ANALITYKA PRÓBEK OPADÓW I OSADÓW … probek... · Monitoring i analityka zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego • Oszacowanie wielkości emisji • Określenie zasięgu oddziaływania

Analityka substancji o charakterze jonowym, 23-24.04.2009 Toruń 38

KONTROLA I ZAPEWNIENIE JAKOŚCI WYNIKÓW POMIARÓW ANALITYCZNYCH

Praca

zbiorowa

pod. red.P. Konieczki

i J. Namieśnika

ISBN: 978-83-204-3255-8Wydawca: Wydawnictwa Naukowo-TechniczneLiczba stron: 344Wymiary: 170x240

Opracowanie książkowe należało do 10 NAJLEPIEJ SPRZEDAJĄCYCH SIĘ

KSIĄŻEK w roku 2008. Nakład został

wyczerpany Wydawnictwo WNT podjęło decyzje o przygotowaniu drugiego wydania (1 000 egzemplarzy).

Page 39: ANALITYKA PRÓBEK OPADÓW I OSADÓW … probek... · Monitoring i analityka zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego • Oszacowanie wielkości emisji • Określenie zasięgu oddziaływania

Analityka substancji o charakterze jonowym, 23-24.04.2009 Toruń 39

Opracowanie jest wyposażone w CD z arkuszami kalkulacyjnymi.

Quality

Assurance

and

Quality

Control

in

the

Analytical

Chemical Laboratory: A Practical

Approach

Piotr Konieczka Gdansk University

of

Technology, Gdansk, Poland

Jacek NamieśnikGdansk University

of

Technology, Gdansk, Poland

ISBN-10: 1420082701 ISBN-13: 978-1420082708Binding: HardbackPublished

by: CRC Press Publication

Date: 23/02/2009 Pages: 232Trim

Size: 6-1/8 x 9-1/4

Series: Analytical

Chemistry

Page 40: ANALITYKA PRÓBEK OPADÓW I OSADÓW … probek... · Monitoring i analityka zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego • Oszacowanie wielkości emisji • Określenie zasięgu oddziaływania

Analityka substancji o charakterze jonowym, 23-24.04.2009 Toruń 40

Piotr Szefer Medical

University

of

Gdansk, Poland

Jacek NamieśnikGdansk University

of

Technology, Gdansk, Poland

ISBN 10: 142008268XISBN 13: 978-1420082685CAT #: 8268XPublished

by: CRC PressPubication

Date: 6/26/2009 Pages: 592

Series: Analytical

Chemistry

Analytical

Measurements

in

Aquatic

Environments

Page 41: ANALITYKA PRÓBEK OPADÓW I OSADÓW … probek... · Monitoring i analityka zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego • Oszacowanie wielkości emisji • Określenie zasięgu oddziaływania

Analityka substancji o charakterze jonowym, 23-24.04.2009 Toruń 41

http://www.pg.gda.pl/chem/Katedry/Analityczna/

Page 42: ANALITYKA PRÓBEK OPADÓW I OSADÓW … probek... · Monitoring i analityka zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego • Oszacowanie wielkości emisji • Określenie zasięgu oddziaływania

Analityka substancji o charakterze jonowym, 23-24.04.2009 Toruń 42

http://www.pg.gda.pl/chem/Katedry/Analityczna/

Page 43: ANALITYKA PRÓBEK OPADÓW I OSADÓW … probek... · Monitoring i analityka zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego • Oszacowanie wielkości emisji • Określenie zasięgu oddziaływania

Analityka substancji o charakterze jonowym, 23-24.04.2009 Toruń 43

Kursy indywidualne „Na zamówienie”kierownik kursu: w zależności od tematyki

Chromatografia Gazowa -

poziom podstawowykierownik kursu: dr inż. Bożena Zabiegała

Aspekty praktyczne wykorzystania Chromatografii Gazowejkierownik kursu: dr hab. Lidia Wolska

Kontrola i jakość

wyników pomiarów analitycznychkierownik kursu: dr hab. inż. Piotr Konieczka

Wysokosprawna Chromatografia Cieczowa –

zakres ogólny, w tym poziom podstawowy kierownik kursu: prof. dr hab. inż. Marian Kamiński

Wysokosprawna Chromatografia Cieczowa -

poziom zaawansowanykierownik kursu: prof. dr hab. inż. Marian Kamiński

Przygotowanie próbek do analizykierownik kursu: prof. dr hab. inż. Marian Kamiński

ABC techniki SPE kierownik kursu: prof. dr hab. inż. Marian Kamiński

Technika Wysokosprawnej Chromatografii Cieczowej w analizie żywności kierownik kursu: prof. dr hab. inż. Marian Kamiński

http://www.pg.gda.pl/chem/Katedry/Analityczna/index.php?option=com_conte nt&task=view&id=89&Itemid=56

Page 44: ANALITYKA PRÓBEK OPADÓW I OSADÓW … probek... · Monitoring i analityka zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego • Oszacowanie wielkości emisji • Określenie zasięgu oddziaływania

Analityka substancji o charakterze jonowym, 23-24.04.2009 Toruń 44

ZAPROSZENIEZAPROSZENIE

15th International Conference onHeavy Metals in the Environment

15th ICHMET

Wydział

ChemicznyPolitechnika Gdańska

Komitet Chemii AnalitycznejPolskiej Akademii Nauk

19-23 Wrzesień

2010, Gdańsk, Polandhttp://www.pg.gda.pl/chem/ichmet/

Page 45: ANALITYKA PRÓBEK OPADÓW I OSADÓW … probek... · Monitoring i analityka zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego • Oszacowanie wielkości emisji • Określenie zasięgu oddziaływania

Analityka substancji o charakterze jonowym, 23-24.04.2009 Toruń 45