Persistentní organické polutanty v ovzduší & atmosferické částice Ivan Holoubek Jana Klánová Pavel Čupr
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment RECETOX Masaryk University, Brno, E-mail:
[email protected]
Atmosferické částice
PM 10 PM 2.5 PM 1.0 …… ….
vazba Velké množství zdrojů toxických látek
Velké množství zdrojů částic
1) Lokální topeniště (zdroj částic i vázaných chemických látek) 2) Sekundární zdroje (kontaminované půdy, skládky – těkání při vyšších teplotách v létě,…) 3) Rozhodující jsou parametry velikost povrchu částic, materiál, množství,…
Důležité je tedy monitorovat jak částice, tak i chemické látky na ně vázané. 2
POPs – perzistentní organické polutanty
•Persistentní •Bioakumulativní •Toxické •Schopné dálkového transportu
Stockholm Convention on Persistent Organic Pollutants (POPs Convention) www.pops.int
PCB 153
Gama-HCH
BaP
2,3,7,8,TCDD
HCB
ZDROJ: Spalovací procesy (lokální topeniště) 3
Cíle Stockholmské úmluvy
Cílem SÚ je chránit lidské zdraví a životní prostředí proti účinkům persistentním organickým polutantům. POPs se dělí na tři základní kategorie:
Látky záměrně vyráběné a používané ve volném prostředí s cílem likvidace nežádoucích organismů - pesticidy;
Látky záměrně vyráběné jako průmyslové chemikálie širokého použití – polychlorované bifenyly, hexachlorbenzen;
Látky vznikající jako vedlejší produkty různých technologických a spalovacích procesů – hexachlorbenzen, polychlorované dibenzo-pdioxiny a dibenzofurany, (polycyklické aromatické uhlovodíky).
4
POPs – perzistentní organické polutanty
Další kandidátské látky – POPs ČR – závazek eliminace těchto látek z životního prostředí. -Realizovat opatření k eliminaci těchto látek -HODNOCENÍ ÚČINNOSTI plnění úmluvy = a realizovaných opatření
?JAK? 5
JAK PROVÁDĚT HODNOCENÍ ÚČINNOSTI OPATŘENÍ Aktivní vzorkovací techniky Particles Gas Glass Fiber Filter
Particulate Phase
GFF
Polyurethane Foam
Gas Phase
PUF
Air Pump
High-Volume sampler - Přesné - Finančně náročné (často jen 24 hodinové odběry) 6
ODBĚRY SEPAROVANÝCH FRAKCÍ ČÁSTIC Vysokoobjemové čerpadlo s kaskádovým impaktorem
frakce
velikost částic [µm]
A
7,2 – 10
B
3 – 7,2
C
1,5 – 3
D
0,95 – 1,5
E
0,45 – 0,95
F
<0,45
Dlouhodobý monitoring
PAHs in Ambient Air - Košetice 1996-2009 PAHs in the ambient air, Kosetice observatory, 1996-2009 Weekly Sampling 140
Σ PAHs (Aerosol)
120
Σ PAHs (Gas Phase)
80
60
40
20
16.12.09
17.6.09
19.12.08
18.6.08
19.12.07
20.6.07
20.12.06
21.6.06
21.12.05
22.6.05
22.12.04
23.6.04
24.12.03
25.6.03
25.12.02
26.6.02
26.12.2001
27.6.2001
27.12.2000
28.6.2000
29.12.1999
30.6.1999
30.12.1998
1.7.1998
31.12.1997
2.7.1997
1.1.1997
3.7.1996
0 3.1.1996
PAHs [ng.m-3]
100
Sampling Date
European Monitoring and Evaluation Programme (EMEP). - RECETOX, ČHMI 8
Pasivní vzorkovače
• filtr z polyurethanové pěny – zachycuje polutanty z okolního vzduchu • tělo vzorkovače – komora chránící filtr před deštěm, větrem, slunečním zářením 9
Pasivní vzorkovače
Závěs Ocelová miska
PUF filtr
Cirkulace vzduchu
1) vzorkování látek v plynné frakci 2) vzorkování částic a navázaných chem. látek 10
Seasonal variation of PAH concentrations in the ambient air, Košetice observatory, 2003-2009 Passive sampling, PAHs 12 000.0
Benzo(ghi)perylene Dibenz(ah)anthracene Indeno(123cd)pyrene Benzo(a)pyrene Benzo(k)fluoranthene Benzo(b)fluoranthene Chrysene Benz(a)anthracene Pyrene Fluoranthene Anthracene Phenanthrene Fluorene Acenapthene Acenaphtylene Naphthalene
10 000.0
6 000.0
4 000.0
2 000.0
0.0 1. 10 24 .03 .1 2. 17 03 .3 .0 9. 4 6. 0 7. 4 9. 1. 04 12 . 23 04 .2 . 18 05 .5 . 10 05 .8 . 2. 05 11 . 25 05 .1 . 19 06 .4 . 12 06 .7 . 4. 06 10 27 .06 .1 2. 21 07 .3 . 13 07 .6 .0 5. 7 9 28 .07 .1 1. 0 5. 7 3. 28 08 .5 . 20 08 .8 12 .08 .1 1. 0 4. 8 2. 29 09 .4 . 22 09 .7 14 .09 .1 0. 09
ng/filter
8 000.0
Date
PAS ng / filter 1200 6
1000 5
800 4
600 3
400 2
200 1
0 0
FLN PAS Oct-2009
Apr-2009
Nov-2008
May-2008
Nov-2007
Jun-2007
Dec-2006
Jul-2006
Jan-2006
Aug-2005
Feb-2005
Sep-2004
Mar-2004
-3
7
PUF + quartz ng m
1400
Oct-2003
Corelation of passive and active air sampling data, PAHs FLN
FLN month median 12
5 0.2
0 0.0
CHR PAS Oct-2009
Apr-2009
Nov-2008
May-2008
Nov-2007
Jun-2007
Dec-2006
Jul-2006
Jan-2006
Aug-2005
Feb-2005
Sep-2004
Mar-2004
Oct-2003
PAS ng / filter
-3
30
25
20 0.6
15 0.4
10
CHR month median 13
PUF + quartz ng m
Corelation of passive and active air sampling data, PAHs CHR 1.0
0.8
0.0
PCB 28 year median
Nov-2009
May-2009
Dec-2008
Jun-2008
Jan-2008
Jul-2007
Jan-2007
Aug-2006
Feb-2006
Sep-2005
Mar-2005
Sep-2004
Mar-2004
Oct-2003
PAS ng / filter 1.5 0.006
1.0
0.5 -3
0.009 PUF + quartz ng m
Corelation of passive and active air sampling data, PCBs PCB 28
2.5 0.012
2.0
0.003
0.000
PCB 28 PAS 14
Corelation of passive and active air sampling data, PCBs PCB 153 3.0 0.010
0.006
1.5
0.004
1.0
PCB 153 year median
Nov-2009
May-2009
Dec-2008
Jun-2008
Jan-2008
Jul-2007
Jan-2007
Aug-2006
Feb-2006
Sep-2005
0.000
Mar-2005
0.0
Sep-2004
0.002
Mar-2004
0.5
PUF + quartz ng m
2.0
Oct-2003
PAS ng / filter
0.008
-3
2.5
PCB 153 PAS 15
10 0.05
0 0.00
HCB year median
Nov-2009
May-2009
Dec-2008
Jun-2008
Jan-2008
Jul-2007
Jan-2007
Aug-2006
Feb-2006
Sep-2005
Mar-2005
Sep-2004
Mar-2004
Oct-2003
PAS ng / filter
0.20
30 0.15
20 0.10
HCB PAS 16
-3
PUF + quartz ng m
Corelation of passive and active air sampling data, HCHs HCB 0.30
50 0.25
40
Aplikace pasivního vzorkování – monitoring ČR – MONET_CZ
MONET_CZ - hlavní cíle:
dlouhodobé sledování prostorových a časových trendů v distribuci POPs v prostředí sledování vlivu bodových a difúzních zdrojů studium dálkového transportu těchto látek splnění závazků ČR vyplývající z mezinárodních úmluv zavedení světově unikátní monitorovací sítě sloužící jako model
17
Passive sampling 2006-2008, CZ
18
Passive sampling 2006-2008, CZ
19
Central and Eastern European Network 2006-2008
MONET-CEECs = 20 zemí CEE + 2 země střední Asie
20
Central and Eastern Europe, Africa, Fiji
MONET-Afrika = 17 zemí Afriky MONET-PIs = Pacifické ostrovy - Fiji 21
MONET_EUROPE – 2009 - 2010 – 55 sampling sites
22 22
RECETOX / Národní POPs Centrum ČR – MONET-CZ – Krajské studie – optimalizace monitoringu v ČR časový harmonogram
2010
23
2010
Moravskoslezský kraj - Skřipov Moravskoslezský kraj - Pustějov Moravskoslezský kraj - Nošovice Moravskoslezský kraj - Třinec Moravskoslezský kraj - Ostrava-Bartovice Moravskoslezský kraj - Ostrava-Matiční Moravskoslezský kraj - Věřňovice Moravskoslezský kraj - Heřmanovice Olomoucký kraj - Prostějov, průmyslová zóna Olomoucký kraj - Olomouc KÚ Olomoucký kraj - Potštát Olomoucký kraj - Bělotín Olomoucký kraj - Hranice, cementárna Olomoucký kraj - Přerov Pardubický kraj - Pardubice, Rosice Pardubický kraj - Pardubice, Dukla Pardubický kraj - Prachovice Pardubický kraj - Dašice Pardubický kraj - Kunvald Královehradecký kraj - Úpice, hvězdárna Královehradecký kraj - Hradec Králové, hvězdárna Královehradecký kraj - Náchod Královehradecký kraj - Rychnov nad Kněznou Královehradecký kraj -Solnice
24
Moravskoslezský kraj – Skřipov 2010 pasivní vzorkování volného ovzduší (5 měsíční kampaň)
25
Moravskoslezský kraj – Pustějov 2010 pasivní vzorkování volného ovzduší (5 měsíční kampaň)
26
Moravskoslezský kraj – Nošovice 2010 pasivní vzorkování volného ovzduší (5 měsíční kampaň)
27
Moravskoslezský kraj – Třinec 2010 pasivní vzorkování volného ovzduší (5 měsíční kampaň)
28
Moravskoslezský kraj – Ostrava-Bartovice 2010 pasivní vzorkování volného ovzduší (5 měsíční kampaň)
29
Moravskoslezský kraj – Ostrava-Matiční 2010 pasivní vzorkování volného ovzduší (5 měsíční kampaň)
30
Moravskoslezský kraj – Věřňovice 2010 pasivní vzorkování volného ovzduší (5 měsíční kampaň)
31
Moravskoslezský kraj – Heřmanovice 2010 pasivní vzorkování volného ovzduší (5 měsíční kampaň)
32
Projekt INTERREG - MONAIRNET Evropská územní spolupráce Rakousko - Česká republika („Interreg“) •
Záměr: Posílení příhraniční spolupráce mezi ČR a Rakouskem v oblasti hodnocení zatížení volného ovzduší POPs daného regionu.
•
Cíl: zřízení společné monitorovací sítě s jednoročním měřícím programem – Monitorovací program: 20 lokalt s PAS vzorkovači, 6 lok. atmosferické depozice, 8 lokalit s odběry jehlic a 2 lokality s novými vícesměrovými HiVol odběrovými čerpadly. – Tím se získají poprvé v historii srovnatelná data koncentrací POPs ve vzduchu pro celou oblast (Rakousko, JČK, Vysočina a JMK). – Navázání této sítě na již existující velkoplošné monitorovací sítě (EMEP, MONARPOP, MONET)
•
Hlavní výstupy: – data budou interpretována a zveřejněna pomocí workshopu, přednášek, brožur, odborných článků a informačních letáků, které budou široce distribuovány. – osvěta a zveřejňování výsledků poslouží k lepší informovanosti obyvatel regionu, – posílení spolupráce mezi regiony
33
Projekt INTERREG - MONAIRNET
34
PAS – pasivní vzorkovače – RISK ASSESSMENT Využití modelů – farmakokinetický model expozice Případová studie Zlín
Aglomerace města ZLÍN •
10 lokalit
•
březen – říjen 2006
•
Pasivní vzorkovače
35
CHEMICKÁ ANALÝZA Koncentrace PAHs (ng/filtr)
12.6. – 10.7.2006
20.2. – 20.3.2006
36
CHEMICKÁ ANALÝZA Koncentrace PAHs – ng/filtr
37
RISK ASSESSMENT METHODOLOGY farmakokinetický model expozice
where
CA IF
... ...
Air Concentration Intake Factor
CDI = CA ⋅ IF IF =
( IR− A ⋅ EF ⋅ ED ⋅ ET ) BW ⋅ AT
where
IR-A ET EF BW AT ED
... ... ... … … ...¨
(mg/kg/day) Inhalation Rate Exposure Time Exposure Frequency Body Weight Averaging Time Exposure Duration
Inhalation exposure dose was compute - methodology US EPA
RISK ASSESSMENT RISK = 1 - exp (-CDI * SF) GIS Benzo-a-pyrene
Chryzene
Dibezo-ah-antracen
Benzo-a-antracen ………
Total RISK (sum of individual Chemical-risks) All 45 chemicals togeother
VÝSLEDKY ANALÝZY RIZIK Odhad pravděpodobnostního karcinogenního rizika spojeného s inhalační expozicí
Využití modelů – rozptylové modely Případová studie Valašské Meziříčí
Podíly typů zdrojů na znečištění ovzduší BaP v lokalitě Hvězdárna v období 27.12.2005 - 24.1.2006 podle modelu SYMOS 97 0%
2%
REZZO 1 a 2 REZZO 3 REZZO 4
98%
41
Využití modelů – rozptylové modely – TRENDY a využití pro eliminaci zdrojů 1) Využití nových kvalitnějších modelů
Lagrangeovské modely - Novější a dokonalejší modely - Dokáží kvalitněji reprezentovat meteorologické podmínky, k modelování nepoužívají pouze jednu větrnou růžici (jako např gausovské modely typu SYMOS), ale vyžadují detailnější meteorologická data - Jejich náročnost na meteorologická data a komplexnost a často nepříliš příjemné uživatelské rozhraní brzdí jejich nástup - Často jsou také náročnější na výpočetní techniku - Časem by měly nahradit Gaussovské modely 2) Vytvoření aktivních – „live models“ – propojený výpočet rozptylových situací (variant s eliminovanými zdroji, včetně REZZO 3)
42
GENASIS
Environmentální expertní informační systém – - otvírá cestu k informacím o kontaminaci životního prostředí POPs - nástroj na interpretaci dat o vývoji kontaminace ŽP (analytické moduly,..) www.genasis.cz 43
„Take home message“ - Nejen částice, ale i toxické látky vázané na ně představují RIZIKO při inhalační expozici - Aby bylo možné RIZIKA eliminovat, oba tyto parametry je nutné monitorovat a správně vyhodnotit - Existují účinné nové nástroje na zhodnocení vývoje imisní situace - Monitoring nemusí být finančně náročný - Realizace expertního systému GENASIS – www.genasis.cz
RNDr. Pavel Čupr, Ph.D.
[email protected]
Děkuji za pozornost Acknowledgement
Jana Borůvková, Jiří Kohoutek, Roman Prokeš, Iva Poláková, Eva Krejčí, Radovan Kareš, Petra Přibylová, Jiří Jarkovský, Alice Dvorská, Jiří Komprda, Klára Kubošová, Ondřej Sáňka Support: MONAIRNET M00124, EU ERDF Ministry of Education of the Czech Republic CETOCOEN No. CZ.1.05/2.1.00/01.0001). MSM 0021622412 INCHEMBIOL Czech Hydrometeorological Institute
Jana Klánová
Ivan Holoubek
