LEBDEĆE ČESTICE I OBORINSKO TALOŽENJE

LEBDEĆE ČESTICELEBDEĆE ČESTICE I I

OBORINSKO TALOŽENJEOBORINSKO TALOŽENJE

POSTAJE: POSTAJE:

SLAVONSKI BROD I ZAVIŽANSLAVONSKI BROD I ZAVIŽAN

PARTICULATE MATTER AND PRECIPITATION DEPOSITIONS

DRŽAVNI HIDROMETEOROLOŠKI ZAVODGRIČ 3, 10000 ZAGREB, HRVATSKA

Mr.sc. Višnja Šojat, Gordana Hrabak-Tumpa, Dunja Borovečki i Zlatica Gliha

LEBDEĆE ČESTICE I OBORINSKO TALOŽENJELEBDEĆE ČESTICE I OBORINSKO TALOŽENJE

UVODUVOD

Državni hidrometeorološki zavod, u sklopu djelatnosti mreže meteoroloških postaja, ima i mrežu postaja za sustavno praćenje kakvoće zraka na temelju nacionalnog i međunarodnih programa (EMEP, GAW, MED-POL). Svrha programa je da se kroz praćenje i modeliranje fizikalno-kemijskih svojstava atmosfere,praćenja učinaka taloženja kemijskih spojeva u različitim ekosustavima (vode, šume, tlo poljoprivreda dobra,građevni materijali te kulturna baština),poznavanje emisija brojnih štetnih tvari, i proračuna kritičnog opterećenja okoliša, osiguraju podloge za donošenje odluka o smanjivanju emisija štetnih spojeva na na području Europe a i šire. Mjerne postaje su uglavnom smještene u ruralnom području ciljem praćenja utjecaja daljinskog prijenosa onečišćujućih tvari na područje Hrvatske.

Za procjenu količine mokrog taloženja štetnih tvari ispiranjem atmosfere oborinom, dnevni uzorci prikupljaju se metodom otvorenog uzorkovača tzv. bulk metodom, te se analiziraju na glavne fizikalno-kemijske komponente. Navedena metoda uzorkovanja podložna je utjecaju suhog - gravitacijskog taloženja lebdećih čestica iz atmosfere, a veličina tog utjecaja ovisna je o meteorološkim čimbenicima. Kako bi donekle dobili uvid utjecaja lebdećih čestica, usporedno su prikupljani dnevni uzorci oborine i automatskim uzorkovačem (wet - only sampler), kojim se dobiva relevantni podatak o količini mokrog taloženja onečišćujućih tvari iz oborine.

U je radu prikazana usporedba nekih glavnih pokazatelja kakvoće oborine za mjerna mjesta Zavižan (Velebit) i Slavonski Brod tijekom 2003. i 2004. godine. Podaci dobiveni automatskim uzorkovačem (AU), uglavnom upućuju na veću kiselost oborine, što znači da kod uzoraka prikupljenih metodom otvorenog uzorkovača (OU), dolazi do djelomične a ponekad i do potpune neutralizacije kiselih komponenti pod utjecajem suhog taloženja i vladajućih meteoroloških čimbenika.Tu činjenicu potvrđuje i količina istaloženih tvari (mg/m2) – ona je uglavnom veća kod otvorenog uzorkovanja .

LEBDEĆE ČESTICE I OBORINSKO TALOŽENJELEBDEĆE ČESTICE I OBORINSKO TALOŽENJEMETODOLOGIJA

Za procjenu utjecaja suhog - gravitacijskog taloženja lebdećih čestica na metodu otvorenog uzorkovanja (bulk), usporedo su prikupljani dnevni uzorci oborine i automatskim uzorkovačem (automatic wet - only sampler, MTX, Italija S.p.A., model ARS1510) kojim se dobiva reprezentativan podatak za mokro taloženje onečišćujućih tvari (Međunarodna norma ISO5667-8, 1993). U tu svrhu dobivena su dva automatska uzorkovača od Svjetske meteorološke organizacije koja je koordinator EMEP, MED-POL i GAW- programa.

Istraživanja su provedena prema podacima visinske postaje Zavižan (H=1594m, φ = 44°49', λ = 14°59') te postaje Slavonski Brod (H = 88m, φ = 45°10', λ = 18°00'). Uz količinu oborine koja se određuje standardnim meteorološkim kišomjerom po Hellmanu, za procjenu taloženja određena je količina (mg/l) glavnih iona u oborini. Pri analizi fizikalno - kemijskog stanja atmosfere nije dovoljno odrediti samo kiselost kiše tj. pH vrijednost, jer u određenim meteorološkim situacijama uz emisije iz bližih ili udaljenih izvora, može doći do efekta djelomične ili potpune neutralizacije uzoraka oborine. Upravo se stoga kakvoća oborine prati putem određivanja glavnih iona kao što su: sulfati, nitrati, kloridi, amonijak, te natrij, kalij, kalcij i magnezij koji mogu ukazati na porijeklo aerosola.

Određivanje kiselosti, tj.pH oborine, provodi se pH-metrom firme Radiometer-Copenhagen, model PHM93, a električna vodljivost konduktometrom iste firme, model CDM210. Za određivanje aniona i kationa koristi se ionska kromatografija, IC-DIONEX500, prema međunarodnim propisima (Hanssen at all, 1996.).

Položaj postaja Slavonskog Broda i Zavižana

http://vrijeme.hr/Rijeka.html

http://vrijeme.hr/Osijek.html

http://vrijeme.hr/Gradiste-Zupanja.html

http://vrijeme.hr/Slavonski_Brod.html

http://vrijeme.hr/Daruvar.html

http://vrijeme.hr/Bilogora.html

http://vrijeme.hr/Sljeme.html

http://vrijeme.hr/Varazdin.html


Uzorkovači oborine i zraka, Zavižan


Kiseli aerosoli nastaju u zraka oksidacijom primarnih i sekundarnih onečišćenja kao što su sumporov i dušikov dioksid te različiti ugljikovodici. Ustanovljena je veza između onečišćenja okoliša i neželjenih zdravstvenih problema.

Zakiseljavanje okoliša, koje nastaje većinom taloženjem iona sulfata, nitrata, klorida i amonijaka, izaziva propadanje šuma a djeluje na biljno i životinjsko stanište. Upravo stoga indikator kiselosti okoliša predstavljaju ioni tih komponenata kao sadržaj sulfata, nitrata i klorida.

Samo kontinuirana mjerenja u duljem vremenskom nizu te isti uvjeti okoliša i metode mjerenja, omogućuje praćenje trenda i svezu taloženja onečišćujućih tvari s meteorološkim uvjetima.

Prva usporedna mjerenja fizikalno-kemijskih pokazatelja kakvoće oborine metodom otvorenog i automatskog uzorkovača, provedena su u Zadru 1998. godine te u Daruvaru 1999.godine. Dokazan je utjecaj suhog-gravitacijskog taloženja lebdećih čestica prema metodi otvorenog uzorkovanja oborine.


Sl.2. Otvoreni uzorkovač - hod minimalne, srednje i maksimalne vrijdnosti pH,

Slavonski Brod, kolovoz 2003.-prosinac 2004.

2

3

4

5

6

7

8

vri

jed

no

st

pH

pHmin.

pHsred.

pHmaks.

Sl.1. Automatski uzorkovač - hod minimalne, srednje i maksimalne pH

vrijednosti, Slavonski Brod kolovoz 2003.-prosinac 2004.

2

3

4

5

6

7

8

pH

vri

jed

no

st

pHmin.

pHsred.

pHmaks.

MJESEČNO UČEŠĆE KISELIH KIŠA KOD AUTOMATSKOG I OTVORENOG MJESEČNO UČEŠĆE KISELIH KIŠA KOD AUTOMATSKOG I OTVORENOG UZORKOVAČA, SLAVONSKI BRODUZORKOVAČA, SLAVONSKI BROD

0

1

2

3

4

5

6

7

8

kolovoz rujan listopad studeni prosinac siječanj veljača ožujak travanj svibanj lipanj srpanj kolovoz rujan listopad studeni prosinac

2003 2004

pHvrije

dnost

7

0

1

2

3

4

5

6

7

8

kolovoz rujan listopad studeni prosinac siječanj veljača ožujak travanj svibanj lipanj srpanj kolovoz rujan listopad studeni prosinac

2003 2004

pH vrije

dnost

pHmin.

pHsred.

pHmaks.OU

AUTOMATSKIOTVORENI

7

y = 0.6445x + 4.3311

R2 = 0.4665

0102030405060708090

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

udio kiselih kiša kod AU (%)

udio

kis

elih

kiš

a ko

d O

U (%

)

7


MJESEČNI UDIO KISELIH KIŠA KOD OTVORENOG I AUTOMATSKOG UZORKOVAČA I RAZLIČITOG MJESEČNI UDIO KISELIH KIŠA KOD OTVORENOG I AUTOMATSKOG UZORKOVAČA I RAZLIČITOG STRUJANJA ZA VRIJEME OBORINESTRUJANJA ZA VRIJEME OBORINE

Oborinska ruža vjetra, Slavonski Brod listopad 2003.

-5

0

5

10

15

20

N

NNE

NE

ENE

E

ESE

SE

SSE

S

SSW

SW

WSW

W

WNW

NW

NNW

tišina: 9,8%

Ruža vjetra, Slavonski Brodlistopad 2003.

-5

0

5

10

15

20

N

NNE

NE

ENE

E

ESE

SE

SSE

S

SSW

SW

WSW

W

WNW

NW

NNW

tišina: 16,1 %

Oborinska ruža vjetra, Slavonski Brod studeni 2003.

-10

0

10

20

30

40

50

N

NNE

NE

ENE

E

ESE

SE

SSE

S

SSW

SW

WSW

W

WNW

NW

NNW

tišina: 12,1 %

Ruža vjetra, Slavonski Brod studeni 2003.

-5

0

5

10

15

20

25

30

N

NNE

NE

ENE

E

ESE

SE

SSE

S

SSW

SW

WSW

W

WNW

NW

NNW

tišina: 24,4 %

Oborinska ruža vjetra, Zavižan rujan 2003.

-10

0

10

20

30

40

50

N

NNE

NE

ENE

E

ESE

SE

SSE

S

SSW

SW

WSW

W

WNW

NW

NNW

tišina: 0%

Ruža vjetra, Zavižan, rujan 2003

-10

0

10

20

30

40

50

N

NNE

NE

ENE

E

ESE

SE

SSE

S

SSW

SW

WSW

W

WNW

NW

NNW

tišina: 0 % Oborinska ruža vjetra, Zavižan

listopad 2003.

-10

0

10

20

30

40

N

NNE

NE

ENE

E

ESE

SE

SSE

S

SSW

SW

WSW

W

WNW

NW

NNW

tišina: 0%

Ruža vjetra, Zavižan, listopad 2003.

0

5

10

15

20

25

30

N

NNE

NE

ENE

E

ESE

SE

SSE

S

SSW

SW

WSW

W

WNW

NW

NNW čestina (%)

sr.brzina (m/s)

tišina: 0

OU= 46 % kiselih kiša, AU = 23 % kiselih kiša OU= 0 % kiselih kiša, AU = 30 % kiselih kiša

OU= 29 % kiselih kiša, AU = 46 % kiselih kišaOU= 13 % kiselih kiša, AU = 38 % kiselih kiša

SLAVONSKI BROD

ZAVIŽAN


LEBDEĆE ČESTICE I OBORINSKO TALOŽENJELEBDEĆE ČESTICE I OBORINSKO TALOŽENJE2003. godina 2004. godina

Zavižan kis.kiša (%) kol.obor kis.kiša (%) kol.obor

mjesec AU OU (mm) AU OU (mm)

lipanj 55 36 104.0

srpanj 0 0 31.3 20 33 39.8

kolovoz 0 0 15.7 75 25 58.3

rujan 30 0 113.9 75 67 168.3

listopad 29 46 312.3 83 71 234.6

Slavonski Brod

siječanj 82 82 80.6

veljača 58 58 56.6

ožujak 50 40 37.8

travanj 63 19 169.9

svibanj 7 7 73.8

lipanj 33 25 84.1

srpanj 20 0 46.3

kolovoz 40 17 60.6 0 0 33.5

rujan 40 20 35.6 25 0 49.0

listopad 23 46 166.9 11 11 97.8

studeni 38 13 56.0 14 25 86.3

prosinac 13 22 27.2 0 22 60.3

Udio kiselih kiša prema automatskom (AU) i otvorenom (ou) Udio kiselih kiša prema automatskom (AU) i otvorenom (ou) uzorkovaču, Zavižan i Slavonski Brod, 2003. i 2004.uzorkovaču, Zavižan i Slavonski Brod, 2003. i 2004.

SLAVONSKI BROD: MJESEČNO TALOŽENJE GLAVNIH KOMPONENATA IZ SLAVONSKI BROD: MJESEČNO TALOŽENJE GLAVNIH KOMPONENATA IZ

OBORINE KOD OTVORENOG I AUTOMATSKOG UZORKOVAČAOBORINE KOD OTVORENOG I AUTOMATSKOG UZORKOVAČA

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

11 12 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

talo

ženj

e kl

orid

a (m

g/m

2 )

0

20

40

60

80

100

120

140

talo

ženj

e su

mpo

ra iz

sul

fata

(mg/

m2)

Cl- OU Cl- AU

SO42- -S OU SO42- -S AU

0

10

20

30

40

50

60

70

11 12 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

talo

ženj

e du

šika

iz ni

trata

(mg/

m2 )

0

20

40

60

80

100

120

talo

ženj

e du

šika

iz a

mon

ijaka

(mg/

m2 )NO3- -N OU

NO3- -N AU

NH4+ -N OU

NH4+ -N AU

0

10

20

30

40

50

60

70

11 12 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

talož

enje

natri

ja (m

g/m2 )

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

talož

enje

mag

nezij

a (m

g/m2 )Na OU Na AU

Mg OU Mg AU

2003 2004

0

10

20

30

40

50

60

70

11 12 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

talo

ženj

e ka

lija

(mg/

m2 )

0

100

200

300

400

500

600

700

talo

ženj

e ka

lcija

(mg/

m2 )

K OU K AU

Ca OU Ca AU

2003 2004


Količina oborine i broj oborinskih dana, Slavonski Brod

0

50

100

150

200

11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

ko

ličin

a o

bo

rin

e (

mm

)

0

5

10

15

20

bro

j o

bo

rin

skih

dan

a

kol.ob.

br.ob.dana

2003 2004

0100200300400500600700800900

1000

7 8 9 10 6 7 8 9 10

2003 2004

talož

enje

klorid

a (mg

/m2 )

0

20

40

60

80

100

120

140

talož

enje

sump

ora i

z sulf

ata (m

g/m2 )

Cl- OU Cl- AU

SO42- -S OU SO42- -S AU

0

100

200

300

400

500

600

7 8 9 10 6 7 8 9 10

2003 2004

talo

žen

je n

atri

ja (

mg

/m2)

0

20

40

60

80

100

120

talo

žen

je m

agn

ezij

a (m

g/m

2)Na OU Na AU

Mg OU Mg AU

0

20

40

60

80

100

120

7 8 9 10 6 7 8 9 10

2003 2004

talož

enje

dušik

a iz n

itrata

(mg/m

2 )

0102030405060708090

talož

enje

dušik

a iz a

monija

ka (m

g/m2 )

NO3- -N OU NO3- -N AU

NH4+-N OU NH4+-N AU

ZAVIŽAN: MJESEČNO TALOŽENJE GLAVNIH KOMPONENATA IZ OBORINE KOD ZAVIŽAN: MJESEČNO TALOŽENJE GLAVNIH KOMPONENATA IZ OBORINE KOD OTVORENOG I AUTOMATSKOG UZORKOVAČAOTVORENOG I AUTOMATSKOG UZORKOVAČA

024

68

101214

161820

7 8 9 10 6 7 8 9 10

2003 2004 ta

lože

nje

kalij

a (m

g/m

2 )

0

100

200

300

400

500

600

talo

ženj

e ka

lcija

(mg/

m2 )

K OU K AU

Ca OU Ca AU


Količina oborine i broj dana s oborinom, Zavižan

0

100

200

300

400

7 8 9 10 6 7 8 9 10

ko

ličin

a

ob

ori

ne (

mm

)

0

5

10

15

bro

j

ob

ori

nskih

dan

a

kol.ob.

br.ob.dana

2003 2004

REZUTATI I RASPRAVAREZUTATI I RASPRAVA

Promatrani su rezultati analiza usporednih mjerenja dnevnih uzoraka oborine, tijekom 2003. i 2004. godine. Za područje Slavonskog Broda na raspolaganju su bili podaci za razdoblje: 1. kolovoz 2003.– 31. prosinac 2004. dok je za područje Zavižana bio znatno manji niz podataka obzirom da tijekom hladnog dijela godine nije moguće prikupljanje uzoraka oborine zbog smrzavanja senzora automatskog uzorkovača. Na slikama je dan prikaz vrijednosti pH, mjerenja kiselosti oborine, na području Slavonskog Broda dobivene na temelju dnevnih uzoraka prikupljenih metodom otvorenog i automatskog uzorkovača. Također je prikazana njihova međusobna sveza. Može se uočiti da automatski uzorkovač daje veći udio kiselih oborina od otvorenog. Razlog leži u tome, što kod otvorenog uzorkovanja u razdoblju bez oborine - uslijed suhog-gravitacijskog taloženja lebdećih čestica dolazi do djelomične ili potpune neutralizacije kiselih specija u oborini ovisno i o meteorološkoj situaciji.Ovisno o cilju i svrsi praćenja onečišćujućih tvari iz atmosfere za pravilnu procjenu opterećenja važno je poznavati količinu mokrog i suhog - gravitacijskog taloženja onečišćenja koje dopire do ekosustava šuma, voda i slično. Dosadašnje praćenje kakvoće zraka potrebno je proširiti i na određivanje lebdećih čestica (ukupne, PM10, PM 2,5), kao i na ostale komponente predviđene nacionalnim i međunarodnim programima, uz što bolju suradnju stručnjaka raznih profila. Podaci sustavnog praćenja kakvoće zraka korisni su kod planiranja i gospodarskog razvoja nekog područja a ciljem što bolje zaštite okoliša i zdravlja pučanstva.Podaci za mokro taloženje dobiveni, metodom otvorenog uzorkovanja, sadrže u sebi i informaciju o dijelu suhog taloženja. Ono je ovisno, osim o izvoru onečišćenja, i o meteorološkim, zemljopisnim i ostalim karakteristikama okoliša. Utjecaj tog taloženja može se procijeniti usporedim praćenjem lebdećih čestica iz atmosfere.


ZAKLJUČCIZAKLJUČCI

Ova usporedna istraživanja na visinskoj postaji Zavižan (Velebit) i na postaji Slavonski Brod (nizinski - kontinentalni dio RH) dokazala su utjecaj suhog - gravitacijskog taloženja lebdećih čestica na podatke dobivene metodom otvorenog uzorkovanja dnevne oborine. Vidljivo je da u pojedinim slučajevima dolazi do djelomične ili potpune neutralizacije kiselih specija u oborini što je znatno ovisno o meteorološkim čimbenicima. Tako je npr. pokazano da postoje znatna odstupanja u svezi određenja kiselosti oborine kod smjera strujanja pri padanju kiše (oborinske ruže vjetra). Ovo je rezultat podložnom utjecaju otvorenog uzorkovača suhog - gravitacijskog taloženja čestica i u razdoblju bez oborine.

Ovisno o cilju i svrsi praćenja onečišćujućih tvari iz atmosfere za pravilnu procjenu opterećenja važno je poznavati količinu mokrog i suhog - gravitacijskog taloženja onečišćenja koje dopire do ekosustava šuma, voda i slično. Dosadašnje praćenje kakvoće zraka potrebno je proširiti i na određivanje lebdećih čestica (ukupne, PM10, PM2,5), kao i na ostale komponente predviđene nacionalnim i međunarodnim programima, uz što bolju suradnju stručnjaka raznih profila.

Podaci sustavnog praćenja kakvoće zraka korisni su kod planiranja i gospodarskog razvoja nekog područja a ciljem što bolje zaštite okoliša i zdravlja pučanstva.


ZAHVALAZAHVALA

Bez njihovog propisnog prikupljanja dnevnih uzoraka zraka, oborine i ostalih meteoroloških čimbenika, ne bi bila moguća ova i slična istraživanja na području kakvoće zraka, tj. procjena donosa onečišćenja (lokalnog, regionalnog i prekograničnog) na području Republike Hrvatske.

Ovom prigodom želimo zahvaliti motriteljima koji obavljaju poslove na Mreži postaja za praćenje kakvoće zraka, kao i kemijskim tehničarima u laboratoriju DHMZ-a.

HVALA NA POZORNOSTIHVALA NA POZORNOSTI

Documents

LEBDEĆE ČESTICE I OBORINSKO TALOŽENJE