Beltéri aeroszol vizsgálata különböző oktatási intézményekben: óvodában, általános-, és középiskolában
Szoboszlai Zoltán, Furu Enikő, Kertész Zsófia, Angyal Anikó, Török Zsófia X. Magyar Aeroszol Konferencia 2011. október 20-21. Ez a munka a TÁMOP-4.2.2/B-10/1-2010-0024 projekt, a Norvég Finanszírozási Mechanizmusok és az OTKA (NNF78829) valamint az MTA Bólyai János Kutatási Ösztöndíj
Miért szükséges az oktatási intézményekben aeroszolt vizsgálni?
A nagyvárosok lakossága gyakran van kitéve olyan szabadtéri környezetben előforduló aeroszol terhelésnek, amely meghaladja a WHO által ajánlott határértékeket.
A forgalmas utak jelentősen hozzájárulnak ezekhez a magas PM értékekhez.
Az oktatási intézmények jelentős része éppen a forgalmas utak, csomópontok mellett találhatók.
A fejlődő korban levő óvodás és iskolás gyermekek idejük nagy részét (kb. 1/3-át) oktatási épületekben töltik.
Célkitűzés, válaszra váró kérdések
Milyen kapcsolat van az intézmények beltéri és kültéri környezetében előforduló aeroszoljai között?
Van-e különbség a képzési szintek között?
Van-e különbség két eltérő időszak: okt.-febr és jún.szept. eredményeinek alakulása között?
Mintavételi helyszínek Óvoda
• 2 foglalkozási szoba • tornaszoba • igazgatói szoba • „sószoba” • udvar
Általános iskola
• tanterem • tornaterem • számítástechnika labor • udvar
Középiskola
• tanterem • tornaterem • szerves kémia labor • udvar
Mintavétel • Nuclepore kétfokozatú mintavevő (minden helyszínen) • 10 fokozatú PIXE International kaszkád impaktor kiválasztott helyszíneken : Óvoda • foglalkozási szoba (nyáron) • tornaszoba (okt.-nov.) • „sószoba” (okt.-nov.) • udvar (nyáron) Általános iskola • tanterem (nyáron) • udvar (nyáron) Középiskola • kémia labor (nyáron) • udvar (nyáron)
Kép beszúrásához kattintson az ikonra Mintavételi időszak: • Intézményekben csak foglalkozási idő alatt (napi 7-8 óra) • ATOMKI (városi háttérterület) 24 h-s mintavétel udvar
udvar
középisk.ATOMKI
120 80 40
µg/m3 49 28
0 jan. (2010)
ált. isk.ATOMKI 120
PM10 41 11
µg/m3
80 40
38 32
0 jan.-febr. (2010)
PM10 56 26
udvar
óvoda 120
µg/m3
ATOMKI 99
PM10
80 40
27
16
0 okt.-nov. (2009)
10
Vizsgálati módszerek
Kép Kép beszúrásához kattintson az iko beszúrásához kattintson az ikonra Tömegkoncentrác ió •
mikromérleggel
Elemkoncentráció •
PIXE elemanalitikai módszerrel
Egyediszemcse analízis •
mikro-PIXE elemanalitikai módszerrel (most nem részletezett)
Eredmények: tömegkoncentrációk átlaga a termekben
Kép beszúrásához kattintson az ikonra
PM2.5-10-re
Cbeltér >Ckültér
voda >Cált.isk.>Cközépisk. Cbtél >Cb nyár Cktél ≤Ck nyár PM2.5-re
Cbeltér ≤Ckültér oda ≈Cált.isk. ≈ Cközépisk. (kivéve ált.isk. nyáron)
Cbtél ≈Cb nyár
(kivétel
ált.isk.)
Cktél ≤Ck nyár középisk.)
(kiétel
Intézményekben mért PM10 koncentráció (ősztél)
óvoda (okt.-nov.)
200
általános iskola (jan-febr.)
középiskola (jan.)
200
PM2.5-10 PM2.5
µg/m3 200 150
150
100
100
50
50
0
0
150
100
50
0
2. csop torna sószoba
tornaterem
udvar
tornateremosztályterem
Intézményekben mért PM10 koncentráció (nyár)
óvoda (jún.) µg/m3 200
általános iskola (jún.) középiskola (szept.) 200
200 PM2.510 PM2.5
PM2.510 PM2.5 150
PM2.510 PM2.5 150
150
100
100
100
50 50 50
0 0
2. csop sószoba
tornaterem
udvar
0
tornaterem osztályterem
Beltér-kültér arány, koncentrációk, dúsulási tényezők intézmények termeiben (okt.-febr.)
•az
elemkoncentrációk nagyobb a termekben, mint kültéren. •
legnagyobb koncentrációban a Ca, Si és Al fordult elő.
•
kiemelkedő koncentráció: S, Cl
•
kiemelkedő beletér-kültér arány: Ca, P, Cl és S
Miért növekedett meg ezeknek az elemeknek a koncentrációja? • Beltéri forrás? • Vagy reszuszpendáció?
Beltér-kültér arány, koncentrációk, dúsulási tényezők intézmények termeiben (jún.-szept.)
Kálcium •
Minden helységben magasabb volt a Ca koncentráció mint kint
•
Ca dúsulását tapasztaltuk az iskolák termeiben (→ beltéri forrás: meszelt fal, táblákhoz használt kréta )
•
Az óvodában alig volt különbség a dúsulási értékek között
•
télen volt magasabb a Ca koncentráció, ahol több volt az aktivitás (tornat., osztályt.)
Kálcium méreteloszlása óvoda (2.szoba) koncentráci 1500 ó (ng/m3) 1000
általános iskola (osztályterem) 1400
(816µm)
(816µm)
1200 1000
500
0 10
0 1
16µm) Ca (sószoba) Ca (tornaszoba)
100 50 0 1
10 aerodinamikai átmérő (µm)
10
1
10
Közös jellemző: • a 8-16 µm-es tartományban koncentráció növekedés (→ reszuszpenzáció)
koncentráció (2(ng/m3) 4µm)(8-
150
(8(2- 16µm) 8µm)
200
1
200
1000
400
(12µm)
0
Ca
(24µm)
800 600
500
középiskola (kémia labor)
•
megjelent egy másodlagos csúcs: 1-2 µm (óvoda) és a 2-4 µm-es (iskolák) tartományban
Iskolákra jellemző • a másodlagos csúcs kiemelkedőbb mint az óvodában (→ beltéri forrás?)
Kén • •
•
a kén finom frakciós dúsulási tényezője kűltéren magasabb volt mint beltérben. durva frakciós dúsulási tényezője beltérben magasabb volt mint kívül. növekszik az össztömeg koncentráció →csökken a finom frakciós kén →növekszik a durva frakciós kén
Kén méreteloszlása általános iskola (osztályterem) középiskola (kémia labor) (0,25-0,5
óvoda (2.szoba)
800
koncentráci 800ó (ng/m3) 600 (0,25-0,5
µm) 400
µm)
(816µm)
200
(816µm)
200
400
1
10 aerodinamikai átmérő (µm)
(0,25-0,5 µm)
200 150 100
(816µm)
50 0 1
10 aerodinamikai átmérő (µm)
(0,25-0,5 µm)
200
0
0
250
600
400
S
800
600
(816µm)
0 1
10 aerodinamikai átmérő (µm)
1
10
aerodinamikai átmérő (µm)
Mindhárom intézményben tapasztaltuk: • 0,5-1 µm-es tartomány koncentráció csökkenés • 0,25-0,5 µm-es tartomány S (sószoba) koncentráció növekedés (→ beltéri S (tornaszoba) forrás?) • 8-16 µm-es tartomány koncentráció növekedés (→ durva szemcsékre való tapadás)
klór a klór koncentrációja és dúsulási tényezője az óvodában és a az általános iskolában megnövekedett. → beltéri forrás (tisztítószerek) → középiskolában nem vagy csak alig használtak tisztítószert (kivéve kémia labor) •
•
a Cl-nak a legnagyobb a beltér/kültér aránya az elemek közül( átlagosan 9szer nagyobb mint kűltéren!)
•
téli időszakban magasabb Cl koncentráció értékek (→beltéri”csapdába” került)
klór méreteloszlása általános iskola (osztályterem)
óvoda (2.szoba) 10000koncentráci ó 1000 (ng/m3) 100(0,5
(0,06 µm<)
10000
10000
1000
1000
100 (0,5
10µm<)
10
1
0.1
1
0.1 1
10
aerodinamikai átmérő (µm)
• • •
10 0
• 1
10 aerodinamikai átmérő (µm)
1
10
aerodinamikai átmérő (µm)
Mindhárom helyszínen Cl koncentráció • növekedés: 0,5 µm-től nagyobb mérettartományban Cl (sószoba) Cl (tornaszoba)
20
10
aerodinamikai átmérő (µm)
koncentráci ó (ng/m3)
30
Cl
0.1 1
60
40
100
10 µm<)
1
50
középiskola (kémia labor)
(óvoda, általános iskola). átmérővel nőtt a koncentráció is. (→durva szemcsékre tapadás) középiskola: teljes mérettartományban koncentráció növekedés. 0,25-0,5 µm-nél maximum (→forrás)
klór és a szilícium méreteloszlása óvoda
általános iskola
800 koncentráci ó 600 (ng/m3)
C l
12 10
1
0.5
0
0
1
10
2000
0
10
1
2500
koncentráci ó (ng/m3)
2000
középiskola (kémia labor) 2500 2000
1500
1500
1500
1000
1000
1000
500
500
500
0
0 1
aerodinamikai átmérő (µm)
10
1
aerodinamikai átmérő (µm)
10
aerodinamikai átmérő (µm)
általános iskola
óvoda koncentráci ó (ng/m3)
500
aerodinamikai átmérő (µm)
aerodinamikai átmérő (µm)
2500
1000
1
2
Cl
1500
1.5
4
0
3 2
6
200
2000
3.5 2.5
8
400
középiskola
10
koncentráci ó (ng/m3)
Si
0 1 aerodinamikai átmérő (µm)
10
Kémia laboratórium
14 2000
25
12
1500
20 Cl
10
15
0 1
Pb
120 100 80
6
60
5
4
40
0 10
2
20
10
500
Br
8
aerodinamikai átmérő (µm)
Sn
1000
140
0
0 1 10 aerodinamikai átmérő (µm)
Összegzés
Kép beszúrásához az intézményekbe járó gyermekek akattintson foglalkozási időben nagyobb PM terhelésnek vannak kitéve, mint a szabadban az ikonra •
az óvodások vannak kitéve a legnagyobb PM terhelésnek. (minél kisebb korú gyermekek között mértünk annál nagyobb volt PM szint) •
•abban
az időszakban, amikor az ablakok zárva vannak (pl. télen) magasabb a beltéri PM szintje. (→”csapdába” van az aeroszol) •a
beltéri aktivitás növekedésével növekszik a PM koncentráció
Tömegkoncentráció
Összegzés
Kép beszúrásához kattintson legnagyobb koncentrációban a természetes eredetű elemek (Si, Al, Ca) voltak jelen. (beltéri aktivitás az növekedésével ikonra növekszik a kéreg eredetű elemek •
koncentrációja)
•a
legnagyobb beltér-kültér koncentráció aránya a Cl-nak volt. (tisztítószer) •minden
intézményben magas volt a Ca koncentrációja, de dúsulási tényezők csak az iskolákban voltak nagyobbak (itt forrás: meszelt fal, kréta) • a S durva frakciós koncentrációja a beltéri helységekben megnövekedett. (kréta,+ a finom frakciós kén durva frakciós aeroszolhoz való tapadása
kémia laboratóriumban: Elemkoncentrációk, források
• magas Cl koncentráció a finom frakcióban •Cl mellett fémek is megjelentek a finom frakcióban
Pb, Zn, Sn)
(Br,
Ez a munka a TÁMOP-4.2.2/B10/1-2010-0024 projekt, a Norvég Finanszírozási Mechanizmusok és az OTKA (NNF78829) valamint az MTA Bólyai János Kutatási Ösztöndíj keretében és támogatásával készült.
Segítőink is voltak!
Köszönöm megtisztelő
