Analiza składu zanieczyszczeń powietrza oraz identyfikacja źródeł emisji z szacowaniem ich udziału w zanieczyszczeniach pyłowych powietrza pobranych w Krakowie na przełomie lat 2020/2021

Abstract

Zanieczyszczone powietrze jest obecnie jednym z największych środowiskowych zagrożeń dla człowieka. Celem badań prowadzonych w ramach prezentowanej rozprawy była identyfikacja źródeł emisji zanieczyszczeń powietrza oraz określenie ich udziału w frakcjach PM2.5 i PM10 na terenie miasta Krakowa próbek pobranych w 2020/2021. Na podstawie badań oceniono wpływ zakazu spalania paliw stałych, wprowadzony na terenie Krakowa, na jakość powietrza w mieście. Jednocześnie oceniono wpływ ograniczeń (lockdown), spowodowanych pandemią COVID-19, na jakość powietrza w Krakowie. Do modelowania źródeł emisji wybrano metodę receptorową dodatniej faktoryzacji macierzy (PMF, ang. Positive Matrix Factorization). Znacznikami źródeł emisji były pierwiastki chemiczne, jony rozpuszczalne w wodzie oraz ekwiwalent Black Carbon (eBC). Analizę składu pierwiastkowego przeprowadzono metodą fluorescencji rentgenowskiej, a stężenie eBC wyznaczono metodą optyczną. Natomiast analizę składu jonowego przeprowadzono metodą chromatografii jonowej. W wyniku przeprowadzonego modelowania wyodrębniono cztery czynniki i przypisano im odpowiednie źródła zanieczyszczeń pyłowych powietrza frakcji PM2.5 i PM10. Oszacowano, iż we frakcji PM2.5 największy udział wykazało źródło spalanie paliw stałych, natomiast we frakcji PM10 - pył uliczny/prace budowlane/przemysł/gleba. Wyniki analizy porównawczej z badaniami sprzed wprowadzenia zakazu spalania paliw stałych w Krakowie, pokazują spadek stężeń większości składników frakcji PM2.5 i PM10. Air pollution is one of the greatest environmental threats to human. Identification and assessment of contribution sources of air pollution fraction PM2.5 and PM10 in Krakow was the aim of this project Based on this research, it was assessed the impact of the ban on using solid fuels introduced in Krakow on air quality in the city. Additionally, the impact of restrictions (lockdown) on air quality in Krakow was assessed. To model emission sources, the receptor method Positive Matrix Factorization (PMF) was chosen. Chemical elements, water-soluble ions and equivalent Black Carbon (eBC) were used as markers of pollution sources. Chemical elementals analysis was done by using X-ray fluorescence method and optical method was used for analysis of eBC. Ion composition was analyzed for PM2.5 and PM10 with isocratic ion chromatography. Based on elements, ion and eBC analysis; four factors were obtained from PMF modeling, and the sources were attributed to them. It was estimated that the highest contribution had solid fuel combustion for PM2.5, while for PM10 - road dust/construction work/industry/soil. A comparative analysis of data from before ban of solid fuel combustion showed a decrease in the concentrations of most of the identified air pollution components.