Měření částic pro praktické uživatele
Předmluva
Představte si, že ležíte na pláži na slunci a necháte písek propadávat mezi prsty. Jemný písek má obvyklý průměr zrna 0,5 mm / 500 µm. Poměr zrna písku k částicím o velikosti 0,5 µm / 500 nm, který je příliš malý na to, aby byl detekován pouhým okem, zhruba odpovídá velikosti kamene o průměru 5 m od tohoto zrna písku. To vám dává představu o proporcích, se kterými se musíme vypořádat při měření částic.
Je nutné znát hmotnostní nebo velikostní distribuci částic, aby bylo možné vyhodnotit jejich chování. Existuje celá řada metod měření, které závisí nejen na vlastnostech částic. Chceme Vám ve whitepaperu poskytnout základní informace o metodách měření částic, které jsou používány u společnosti Testo, a zároveň vám představujeme naše přístroje na měření částic. Informace a příklady použití naleznete zde
- testo 338, přístroj pro měření stupně zčernání pro měření spalin dieselových motorů
- testo 380, přístroj pro měření jemných částic pro kominíky podle 1. německého nařízení o kontrole imisí (BImSchV)
- testo DiSCmini, ruční měřicí přístroj pro měření koncentrace nanočástic
- testo NanoMet3, PEMS (Portable Emission Measurement System) pro měření emisí nanočástic na vozidlech.
Máte další návrhy nebo byste chtěli přidat více bodů? Dejte vědět našemu projektovému týmu Testo. Rádi vezmeme Vaše rady a návrhy v úvahu v následujících verzích tohoto whitepaperu.
Úvod do měření částic v Testo
Měření částic obecně
Částice jsou součástí heterogenní směsi látek, které jsou jasně odlišeny od okolního média - od plynu, jako je vzduch, nebo od kapaliny. Pokud se tato směs látek skládá z plynu a částice v se něm vznášejí, jedná se o aerosol, zatímco suspenze se týká směsi kapalin a pevných látek.
V Testo se zabýváme měřením aerosolů - s částicemi, které jsou všude kolem nás ve vzduchu nebo jsou do něj emitovány.
Částice tohoto druhu mohou být přírodního původu nebo mohou být výsledkem lidské činnosti. Částice písku, které jsou rozmíchány a rozptýleny větrem, ke kterému dochází při bouřlivém počasí na pobřeží, popel a saze, které jsou při lesních požárech a sopečných erupcích přenášeny větrem na kilometry daleko a - tyto všechny částice byly emitovány od nepaměti. Naši předkové si pouze nebyli vědomi toho, jak mohou být mnohé z těchto částic nebezpečné. Vyšetření ledovcové mumie Ötzi ukázalo, že v jeho plicích bylo v důsledku každovečerního posezení u otevřeného ohně uloženo velké množství částic vzniklých spalováním [1].
Jsou to především silniční doprava, průmyslové procesy a vytápění našich domovů, které jsou zodpovědné za jemné částice vyskytující se ve městech. Na druhou stranu mořský vzduch se svými částicemi soli ukazuje, že ne všechny emitované částice musejí nutně mít negativní vliv na naše zdraví. Látky vytvářené lidmi, které způsobují zdravotní rizika, představují nyní velkou část v pevné formě [2].
[1] https://www.researchgate.net/publication/267237729_EFTEM_tells_us_what_the_Tyrolean_Iceman_inhaled_5300_years_ago)
[2] https://www.umweltbundesamt.de/themen/luft/wirkungen-von-luftschadstoffen/wirkungen-auf-die-gesundheit#textpart-1
Proč částice měříme?
Pro měření částic máme různé důvody. Kromě kontroly expozice částic vlivem prachových částic ve městech se částice také měří za účelem posouzení účinnosti spalovacích procesů nebo pro stanovení materiálových vlastností. Existuje několik důvodů a pro naše měřicí přístroje jsme identifikovali následující tři.
Zdravotní aspekty
Děláme téměř vše pro udržení našeho zdraví. Jsme si vědomi potřeby řádného stravování, sportování a vyhýbání se nezdravým činnostem. Toto jsou zřejmé faktory.
Když se však obrátíme na jemné částice s jejich maximální velikostí 10 µm, pak se rychle ukáže, že toto zdravotní riziko nemůže být každé ráno stanoveno při pohledu z okna. Zatímco částice o velikosti 10 µm - ještě pětkrát nebo osmkrát tenčí než lidské vlasy - jsou již odfiltrovány horními dýchacími cestami a nedostávají se do průdušek, menší částice o velikosti 1 µm se takto daleko dostanou. Velmi jemné částice tvořené nanočásticemi o velikosti menší než 0,1 µm se nejen ukládají do plicních sklípků, ale dostávají se také do krevního oběhu. To znamená, že mohou být transportovány do každého orgánu a v něm uloženy [3]. Na povrchy částic jsou často navázány jiné látky. Pokud se jedná o škodlivé uhlovodíky, mohou jemné částice představovat velké riziko pro zdraví.
Důvodem je dostatečné omezení emisí jemných částic a ověření úspěchu pravidelným měřením koncentrací.
Účinnost strojů a monitorování procesů
Vytápění našich obytných prostor jsme již identifikovali jako zdroj jemných částic. To způsobuje rozpaky: na jedné straně se emise částic skutečně snížily optimalizací spalovacích procesů, ale to na druhou stranu vedlo k většímu množství malých částic, které mají vliv na rovnováhu jemných částic. Aby bylo možné tyto topné systémy navrhovat tak, aby byly ještě šetrnější k životnímu prostředí, je třeba nejen kontrolovat možné emise částic během nové zástavby a optimalizace těchto systémů, ale také pravidelně překontrolovat dodržování mezních hodnot emisí.
Tato úvaha rovněž vychází z pravidelných kontrol emisí částic vozidel. V tomto ohledu jsou bezdůvodně kritizovány dieselové motory, často označované jako „špinaví znečišťovatelé“. Je opravdu důležité pravidelně kontrolovat, zda filtr částic funguje správně. Když však filtr funguje správně, moderní dieselový motor nyní produkuje méně nanočástic než je množství nalezené v okolním vzduchu na průměrně frekventované ulici. V této oblasti jsou původcem ultra jemných částic, představujících zdravotní riziko, spíše zážehové motory GDI a v budoucnu budou také potřebovat účinné filtry pro úpravu výfukových plynů spolu s pravidelnými kontrolami [4].
Materiálové vlastnosti
Množství částic není jediným důsledkem měření částic. Existují také metody měření, jejichž účelem je poskytnout informace o kvalitativních vlastnostech částic. Pokud například necháte částice růst v procesu (granulace), pak rychlost růstu a dosažitelná velikost částic mají vliv na faktory, jako je stabilita částic nebo rychlost rozpuštění částic v kapalinách.
Zaregistrujte se a zjistěte více!
Máte zájem o svět nanočástic a chtěli byste se dozvědět více o různých metodách měření a měřicích přístrojích? Pak si bezplatně stáhněte whitepaper „Měření částic pro praktické uživatele“. Registrace trvá jen minutu a získáte obsáhlý přehled o
- Velikosti částic a jejich vlastnostech
- Různých metodách měření částic
- Schválených měřicích přístrojích pro měření částic od Testo
