Źródło: Zdjęcie dostarczone przez NOAA, Boulder CO, USA (domena publiczna)
Ilościowe, jak i jakościowe szacowanie zawartości w wody wbudowanej w strukturę chemiczną pyłu zawieszonego (PM) stanowi pewnego rodzaju przełom we wnioskowaniu o jego pochodzeniu. Do niedawna badania z zakresu tzw. source apportionment a więc określeniu prawdopodobnych źródeł pochodzenia pyłu zawieszonego opierały się wyłącznie na ilościowym porównaniu składu chemicznego pyłu w źródle i receptorze oraz porównaniu tych informacji z charakterystyką innych źródeł o podobnej charakterystyce. Woda ze względu na dynamiczne przemiany jakim podlega w atmosferze oraz trudności analityczne towarzyszące jej oznaczeniu nie była brana pod uwagę jako czynnik wspomagający takie wnioskowanie. Rozwój nowoczesnych technik chemometrycznych, w tym metody miareczkowania konduktometrycznego Karla Fischera do oceny zawartości wody w próbkach stałych, ułatwiły analityczne oznaczenie zawartości wody w pyle ale także dały możliwość specjacji form wody co znacznie ułatwiło porównanie próbek pochodzących z różnych lokalizacji pod względem obecności wody w formie niezwiązanej jak i związanej z PM. Uzyskane w ramach realizacji Projektu rezultaty pozwoliły określić na sposób ilościowy zawartość wody w cząstkach PM o różnym uziarnieniu oraz zbadać zmienność jej udziału i form (woda niezwiązana/woda konstytucyjna) w zależności od panujących warunków atmosferycznych W toku projektu wykazano zwiększoną chłonność wody przez pył frakcji drobnej (PM1) w zakresie do 60% masy PM, a w przypadku TSP do 40% masy PM. Zawartość wody zarówno związanej jak i niezwiązanej, związanej z frakcją PM1 sięgała ponad 1000 µg w masie pyłu na poziomie kilku mg. Sformułowano wniosek, że obecność jonów oraz wtórnego aerozolu organicznego zwiększa absorpcję wody przez PM, co jednocześnie pozwala wskazać znaczny wpływ działalności człowieka na zwiększenie poziomu sorpcyjnego pyłu. Jednocześnie sezon zimowy i okresy stagnacji atmosferycznej sprzyjały zwiększonej koncentracji wody luźno związanej z PM. Jest to istotny wniosek z punktu widzenia oceny jego szkodliwości zdrowotnej (ułatwiona biodostępność dla organizmu w okresie grzewczym). Wnioski płynące z tego etapu realizacji projektu stanowią ważny krok w kierunku opracowywania skutecznych strategii kontroli i zmniejszania szkodliwych skutków działania PM zwłaszcza w sytuacjach smogowych. W toku projektu wypracowano nową metodykę oceny prawdopodobnych źródeł pochodzenia PM na podstawie widma ewaporacyjnego i szybkości odparowywania wody z PM. Wykazano także, że zawartość nieszkodliwej (z punktu widzenia inhalacji cząstek pyłu) wody w PM stanowi artefakt dla pomiarów grawimetrycznych zwłaszcza na terenach poddanych silnej presji antropogenicznej, gdzie przeważający udział masy PM stanowi silnie higroskopijny wtórny aerozol organiczny. Konkluzja ta jest ważna biorąc pod uwagę notowane obecnie przekroczenia poziomów dopuszczalnych pyłu zawieszonego w obszarach aglomeracji miejskich. Otrzymane wyniki mają także znaczny wpływ dla rozwoju dyscypliny metrologicznej w zakresie poprawnej oceny masy PM metodami grawimetrii i wyznaczenia precyzji pomiarów masy PM za pomocą różnych narzędzi pomiarowych (wagi, automaty ważące). Woda jako składnik będący w fazie nieustannych przemian fizykochemicznych wpływa na odchylenia masy w pomiarach PM i w zależności od czasu kondycjonowania filtrów, sposobu pobierania pyłu, wielkości masy PM, warunków transportu próbek do laboratorium czy chociażby warunków panujących w komorze ważenia będzie w stopniu istotnym odchylać wyniki masy. Ważną kwestią w badaniach monitoringowych zmierzających do maksymalnie dokładnego określenia masy PM będzie także odpowiedni dobór materiału filtracyjnego do poboru pyłu. Otrzymane wyniki wskazują, że filtry kwarcowe oraz szklane pozwalają otrzymać większą stabilność pomiarów masy w stosunku do filtrów nylonowych czy filtrów z PTFE, jednak z punktu widzenia określenia zawartości wody metodami miareczkowania najlepszym wyborem jest zastosowanie filtrów z PTFE z uwagi na ich hydrofobowość.
Niska emisja, czyli emisja pochodząca ze źródeł znajdujących się na wysokości niższej niż 40 m, jest poważnym źródłem zanieczyszczeń powietrza. W jej skład wchodzi m.in. emisja z lokalnych kotłowni węglowych i domowych pieców grzewczych. Emitowane do atmosfery szkodliwe substancje z małych, rozproszonych, stacjonarnych źródeł punktowych, pochodzą głownie ze spalania paliw stałych.
Około 35% gospodarstw domowych w Polsce wykorzystuje kotły centralnego ogrzewania (jedno- lub dwufunkcyjne) na paliwo stałe. Zastosowanie w kotłach z rusztem stałym podajnika paliwa , poprawia warunki spalania paliw stałych. Konstrukcja takiego kotła z podajnikiem paliwa umożliwia jednakże spalanie w nich również odpadów stałych np. rozdrobnionych odpadów wymieszanych z węglem kamiennym w sortymencie ekogroszku, bezpośrednio podawanych do komory spalania poprzez podajnik paliwa. Spalanie stałych odpadów komunalnych w piecach nieprzystosowanych do tego celu, skutkuje wprowadzaniem do atmosfery dodatkowych zanieczyszczeń .
Głównym celem projektu było znalezienie składników śladowych, głównie związków organicznych , charakterystycznych dla danej grupy stałych odpadów komunalnych, obecnych w popiele lotnym powstałym ze współspalania z węglem kamiennym poszczególnych frakcji stałych odpadów komunalnych (gumy EPDM, opon, makulatury , PCV, PE) w kotle centralnego ogrzewania o mocy 18 kW wyposażonym w automatyczny dozownik paliwa.
Materiał badawczy - popioły lotne, pobierane podczas ośmiogodzinnych cykli spalań danej mieszanki odpadów komunalnych z węglem kamiennym. W sposób ciągły analizowano jakościowy i ilościowy skład głównych lotnych zanieczyszczeń gazowych (NOx, CO, S02, LZO). Stężenie pyłu w spalinach oznaczono metodą grawimetryczną. Próbki pyłu lotnego zostały poddane analizie metodą termo-optyczną w celu oznaczenia zawartości OC i EC oraz analizie granulometrycznej w celu oznaczenia udziałów PM 10 i PM2,5.
W celu oznaczenia związków organicznych , w tym WWA wykorzystano metodę chromatografii gazowej sprzężonej z detektorem mas (GC/MS). W celu zidentyfikowania substancji pochodzących z niespalonej cząstek odpadów stałych, część popiołu lotnego, która nie mogła zostać analizowana przy pomocy tradycyjnej chromatografii gazowej, została poddana analizie Py-GC/MS.
W przypadku współspalania wszystkich odpadów z węglem odnotowano wyższe stężenia tlenków węgla niż w przypadku spalania samego węgla, co świadczy o pogorszeniu warunków spalania i spalaniu niecałkowitym.
Oznaczona wysoka zawartość węgla EC (sadzy) oraz wysoka zawartość PM 10 i PM2 5 w badanych próbkach popiołów lotnych, obliczone wskaźniki emisji głównych zanieczyszczeń gazowych i pyłowych oraz większa zawartość WWA i wyższy udział pięcio- i więcej pierścieniowych WWA w popiołach lotnych ze współspalania węgla z odpadami komunalnymi niż samego węgla kamiennego, świadczą o dużej szkodliwości takiego spalania dla społeczeństwa i środowiska naturalnego.
Dzięki możliwości porównania związków organicznych występujących w popiele lotnym ze spalania czystego węgla kamiennego oraz pochodzącego ze współspalania węgla kamiennego z poszczególnymi frakcjami stałych odpadów komunalnych spalanych w takich samych warunkach, możliwa była identyfikacja poszczególnych indywiduów organicznych, grup związków oraz wyznaczenia wskaźników diagnostycznych specyficznych dla danego odpadu stałego.
Najważniejszymi z oznaczonych markerów spalania odpadów są: dla makulatury - lewoglukozan powstały z rozpadu celulozy, d la PCV - chlorowane fenole, d la PE - wysoki stosunek fenantrenu do antracenu oraz przewaga parzystowęglowych n-alkanów oraz dla opon - wysokie zawartości cięższych WWA oraz metylowe pochodne chinoliny .
Dzięki prowadzeniu badań na rzeczywistym urządzeniu kotłowym stosowanym w instalacjach centralnego ogrzewania w małych budynkach , a nie na modelu fizycznym lub matematycznym, uzyskane wyniki pozwalają na ocenę ekologiczną skutków współspalania odpadów komunalnych z węglem kamiennym, a w szczególności będą pomocą w identyfikacji w pyle zawieszonym śladów spalania określonej frakcji stałych odpadów komunalnych.
W wyniku depozycji atmosferycznej zanieczyszczenia emitowane do powietrza atmosferycznego z procesów spalania paliw oraz z przemysłu migrują do wód i gleb, skąd są pobierane przez rośliny, a następnie wraz z pożywieniem trafiają do organizmów zwierząt i człowieka. Raz wprowadzone do środowiska metale ulegają ciągłym przemianom fizycznym i chemicznym, które wpływają na formy ich występowania oraz decydują o ich toksyczności. Intensyfikacja procesów wymywania podchmurowego w wyniku zakwaszenia opadów oraz nasilenie bezpośredniej antropopresji przyczyniają się do wzrostu ilości metali wymywanych z PM, obserwowanego zwłaszcza w warunkach stagnacji atmosferycznej, bądź inwersji temperaturowej sprzyjających kumulacji PM blisko gruntu. Mechanizm transportu metali związanych z bardzo drobnymi cząstkami pyłu w środowisku oraz predykcja wielkości ich prawdopodobnej depozycji w środowisku glebowym jest trudna do oszacowania z uwagi na fakt, że pył drobny w przeciwieństwie do cząstek grubych przez długi czas utrzymuje się w stanie zawieszonym, a wraz z masami powietrza migruje na bardzo duże odległości. O ile w przypadku pyłu grubego czynnikiem warunkującym w największym stopniu dostępność metali z pyłu dla pozostałych komponentów środowiska jest jego depozycja, o tyle, w przypadku ziaren drobnych, w większym stopniu warunkować ją może forma chemiczna, w jakiej metale te występują w atmosferze.
Realizacja projektu pozwoliła przede wszystkim na uzyskanie zupełnie oryginalnych rezultatów kompleksowych badań środowiskowych, w tym zwłaszcza porównanie ilości mobilnych form pierwiastków w pyle zawieszonym (PM), depozycji i w glebie, w zależności od panujących warunków meteorologicznych, środowiskowych i zmienności sezonowej emisji, czy struktury fizycznej ziaren pyłu (wielkość cząstek PM, morfologia). Rozpoznano formy i struktury chemiczne, w jakich pierwiastki związane z PM opuszczają środowisko atmosferyczne, docierając do gleby i wód powierzchniowych, a niektóre do korzeni roślin, czy wód gruntowych. Nie do przecenienia jest efekt projektu w postaci poszerzenia aktualnego stanu wiedzy o faktyczne i rzetelne dane o mobilności metali zawartych w drobnym PM oraz o głównych procesach i czynnikach warunkujących ich biodostępność. Wyniki prowadzonych badań pozwoliły przede wszystkim na przeprowadzenie kwantyfikacji udziału poszczególnych źródeł PM w kształtowaniu nie tylko stężeń ale również mobilności środowiskowej pierwiastków w wybranym receptorze.
Zrealizowany projekt badawczy, w którym uzyskano i przeanalizowano wyniki oryginalnych i interdyscyplinarnych badań wzbogacą dotychczasową wiedzę na temat stopnia wpływu zmiany struktury emisji na poziom zanieczyszczenia środowiska glebowego niektórymi metalami i metaloidami w skali światowej. Realizacja projektu przyczyniła się tym samym do rozwoju dziedziny badań i postępu naukowego w zakresie własności i oddziaływania aerozoli atmosferycznych na środowisko i zdrowie. Uzyskane w projekcie wyniki są przedmiotem dalszych badań, w tym przede wszystkim kilku poważnych artykułów naukowych zasięgu międzynarodowym. Wypracowano i zwalidowano nową procedurę analityczną do ekstrakcji sekwencyjnej pierwiastków. W najbliższym czasie dopracowana będzie już i opisana procedura badawczo - obliczeniowa, która posłuży jako światowy standard dla identyfikacji pochodzenia PM w skomplikowanym pod względem emisyjnym środowisku miejsko- przemysłowym. Uzyskane wyniki badań można również wykorzystać do tworzenia zupełnie nowych scenariuszy narażenia ludzi i ekosystemów na oddziaływanie toksycznych pierwiastków śladowych.
Ponadto, zaobserwowane toku badań związki arsenianów ołowiu w pyle zawieszonym są niewątpliwie unikalną fazą, która do tej pory nie była opisywana w literaturze. Szczegółowa analiza zebranych wyników być może przyczyni się do wyjaśnienia występowania tego związku w powietrzu atmosferycznym. Przemiany i formy występowania ołowiu na drodze emitor – powietrze- gleba przyczyni się do lepszego zrozumienia obiegu tego toksycznego pierwiastka w środowisku.
zainteresowania prywatne:
Literatura (kryminały, fantasy, thrillery psychologiczne)
Podróże, muzyka, film
zainteresowania naukowe:
Zainteresowania naukowe koncentrują się na: a) badaniu składu chemicznego aerozoli atmosferycznych, zwłaszcza frakcji PM2,5 i drobniejszych; b) ocenie udziału i zmienności czaso-przestrzennej wtórnego aerozolu organicznego i nieorganicznego; c) tematyce przemian zachodzących w atmosferze pomiędzy aerozolem wtórnym a prekursorami gazowymi, w tym ocenie zawartości amoniaku; d) identyfikacji czynników wpływających na stężenie i skład chemiczny aerozolu atmosferycznego (parametry meteorologiczne, zanieczyszczenia gazowe); e) wyznaczaniu źródeł pochodzenia pyłu zawieszonego, w tym z wykorzystaniem modeli receptorowych; f) ocenie roli transportu dalekiego zasięgu i źródeł lokalnych; g) badaniu specyfiki epizodów podwyższonego stężenia pyłu zawieszonego; h) wykorzystaniu aparatury automatycznej w monitoringu jakości powietrza; oraz i) przygotowaniu dokumentacji niezbędnej do uzyskania decyzji o środowiskowych uwarunkowaniach, w zakresie związanym z oddziaływaniem przedsięwzięć na jakość powietrza.
zainteresowania prywatne:
zainteresowania naukowe:
Nowoczesne technologie i narzędzia monitoringu stanu powietrza atmosferycznego. Niska emisja - technologie jej monitoringu oraz przeciwdziałania.
zainteresowania prywatne:
Geografia, historia, przyroda, podróże, turystyka piesza i rowerowa, góry
zainteresowania naukowe:
Od początku mojej pracy zawodowej (2007 r) zajmuję się tematyką właściwości aerozolu atmosferycznego.
Moja działalność naukowo-badawcza dotyczy trzech głównych zagadnień:
Główny obszar mojej aktywności naukowej obejmuje zjawiska i przemiany zachodzące w pyle zawieszonym (PM) wewnątrz pomieszczeń.
W ramach badań pomieszczeń nieprodukcyjnych zajmuję się określaniem, między innymi, stężenia różnych frakcji pyłu, rozkładu ziarnowego, parametrów optycznych i składu chemicznego pyłu całkowitego i respirabilnego pobieranego równolegle wewnątrz i na zewnątrz wybranych obiektów. Te elementy badań można uznać za unikatowe w skali Polski, a nawet Europy Środkowo-Wschodniej. Wartość tych danych polega również na możliwości ich przyszłego wykorzystania do w badaniu wpływu drobnego pyłu na zdrowie populacji, w tym grup pracowników wybranych zakładów sektora usługowego nie tylko w kraju, ale i na świecie.
zainteresowania prywatne:
dom i rodzina;
muzyka i film;
podróże i kuchnia świata;
zainteresowania naukowe:
Zainteresowania dr inż. Kamili Widziewicz-Rzońcy skupiają się na określeniu czynników przyczynowych i wpływu zanieczyszczenia powietrza na zdrowie publiczne, poprzez połączenie nauki o zanieczyszczeniu powietrza, toksykologii i epidemiologii. Grupa badawcza z którą współpracuje dr inż. Widziewicz-Rzońca jest jedną z wiodących na poziomie kraju w zakresie informacji i badań dotyczących wpływu jakości powietrza na zdrowie. Wyniki badań uzyskane we współpracy z Zakładem Ochrony Powietrza IPiŚ PAN stanowią przegląd dowodów dotyczących potencjalnych zagrożeń zdrowotnych związanych z jakością powietrza zarówno w Polsce jak i w Europie. Badania dr Widziewicz-Rzońca dotyczyły głównie toksyczności metali i związków organicznych będących składnikami z PM, jak również emisji gazów z silników spalinowych, emisji pyłu i dymu z paliw grillowych oraz identyfikacji markerów zdrowotnych narażenia (w tym o charakterze kancerogennym i niekancerogennym). W ostatnich latach dr Widziewicz-Rzońca kierowała dwoma projektami badawczymi, mającymi na celu: 1) określenie zawartości w PM wody jako markera jego pochodzenia i przemian w atmosferze oraz 2) określenia niepewności w pomiarach masy aerozolu w związku z obecnością wody atmosferycznej.
Główne obszary zainteresowań to:
zainteresowania prywatne:
Prywatnie dr Kamila Widziewicz-Rzońca interesuje się wspinaczką górską oraz sportową a także literaturą w tym temacie.
Problematyka zanieczyszczeń atmosfery była jednym z ważniejszych kierunków badań powołanego do życia w 1961 roku Zakładu Badań Naukowych GOP PAN. W tym okresie pracownicy zakładu opublikowali fundamentalne prace z zakresu ochrony powietrza:
Zanieczyszczenie atmosfery" autorstwa J. Judy i K. Budzińskiego, w 1961r.,
Od 15.05 1965 r problematyka badawcza dotycząca zanieczyszczeń powietrza prowadzona była w pracowniach:
W roku 1970 w Zakładzie Ochrony Środowiska Regionów Przemysłowych powstały pracownie:
Specjalizację IPIŚ PAN w obszarze ochrony powietrza ugruntowała realizacja PW 10.2, którego koordynatorem z dniem 26.01.1976r. został prof. dr hab. inż. Stefan Jarzębski.
W ramach grupy tematycznej 01: ochrona powietrza atmosferycznego przed zanieczyszczeniem rozpoczęto realizację 20 tematów, z czego 1 dotyczący przyczyn i mechaniki przebiegu elektroerozji w elektrofiltrach energetycznych włączono do Programu Rządowego PR 7.
W tym okresie tematyka badawcza obejmowała następujące zagadnienia:
W ramach PW 10.2 pracownicy zakładu ochrony powietrza realizowali następujące tematy badawcze:
- mgr. Kazimierz Czak: Opracowanie systemu prawno-ekonomicznego, kompleksowej ustawy o ochronie powietrza atmosferycznego w aglomeracjach miejsko-przemysłowych na podstawie doświadczeń woj. Katowickiego
- prof. dr hab. inż. Stefan Jarzębski: Opracowanie metod krótko- i długoterminowego prognozowania i oceny jakości powietrza dla celów ostrzegawczych i planistycznych
- dr Mieczysław Sądelski: Określenie globalnych rozwiązań organizacyjnych w regionach uprzemysłowionych w oparciu p metody optymalizacyjne przy zastosowaniu modeli klimatologicznych i doświadczalną ocenę jakości powietrza.
- dr inż. Lechosław Jarzębski: Zbadanie przemian fizyko-chemicznych wysoko-dyspersyjnych zanieczyszczeń pyłowych w powietrzu atmosferycznym woj. katowickiego
- dr inż. Ewa Białas: Opracowanie wytycznych technologicznych ograniczenia emisji zanieczyszczeń z określonych procesów metalurgii żelaza i stali.
- dr inż. Jan Kapała: Badania nad zmniejszeniem emisji zanieczyszczeń w procesach odlewnictwa żeliwa,
- mgr inż. Krzysztof Wilkosz: Wdrożenie metody odsiarczania gazów odlotowych w elektrowni Siersza, Hucie cynku miasteczko Śląskie, KGHM Bolesław.
41-819 Zabrze, ul. M. Skłodowskiej-Curie 34
tel.: +48 32 271 64 81
tel.: +48 32 271 70 40
e-mail: ipis@ipispan.edu.pl
NIP: 648-000-67-20
