Skoči na vsebino

MONITORING NANODELCEV V ZRAKU IN VODI

Monitoring nanodelcev v zraku

 

Zaradi majhne mase nanodelcev meritve onesnaženosti zraka z nanodelci zahtevajo uporabo drugačnih tehnik, kot so v uporabi za meritve mikronskih delcev. Masna koncentracija, ki jo uporabljajo pri meritvah PM 10 ali PM 2.5, ni ustrezna metrika za nanodelce. Nanodelcem je treba določiti velikost in jih prešteti. Za to so na voljo komercialno dostopne aparature, t.i. velikostni razvrščevalniki (ang. Scanning Mobility Particle Sizer - SMPS). Osnovni princip delovanja je razvrščanje nanodelcev na podlagi električnega naboja, kondenzacija tekočine na delcih z enako velikostjo in štetje tako oplaščenih nanodelcev z laserjem. Naprava nanodelcev ne ujame, ampak deluje v pretočnem načinu. Primer take naprave, ki meri številsko porazdelitev nanodelcev po velikosti v območju od 7,5 nm do 1000 nm, je na Sliki 1.

 

 

Slika 1: Naprava TSI SMPS 3936L85

 

Rezultat meritve je slika numerične razporeditve nanodelcev po velikosti (Slika 2), na kateri je na vertikalni osi prikazana velikost nanodelcev v logaritemski skali, na vodoravni osi čas, številska porazdelitev nanodelcev pa je prikazana z barvno skalo. Več kot je nanodelcev, s toplejšo barvo je označeno njihovo število.

 

 

 

Slika 2: Številčna porazdelitev nanodelcev po velikosti

 

Zajemanje nanodelcev za poznejšo kemijsko analizo je možno npr. z napravo, ki se imenuje kaskadni nizko - tlačni impaktor (ang. Dekati Low Pressure Impactor - DLPI). Naprava DLPI je sestavljena iz 13 stopenj. Vsaka stopnja sestoji iz plošče z navrtanimi luknjicami in iz zbiralne plošče, na katero se ulovijo delci. Vsaka zaporedna stopnja ima manjše luknjice. Ko zrak vstopi skozi vhod naprave, potuje skozi luknjice na prvi plošči, potem pa zavije pod ostrim kotom okrog prve zbiralne plošče. Pri tem se smer tokovnic zraka hitro spreminja. Manjši delci lahko sledijo tokovnicam, večji pa trčijo v zbiralno ploščo. Na naslednjih stopnjah se dogajanje ponavlja. Tako impaktorji v grobem ločijo delce po velikosti na 13 enakomerno razporejenih velikostnih frakcij reda od 30 nm do 10 μm, ki so potem na voljo za kemijsko ali morfološko analizo. Število mikronskih delcev je mogoče dobiti s tehtanjem zbranih delcev, pri nanodelcih pa je napaka meritve prevelika za določanje števila, zato ta naprava služi samo za zbiranje nanodelcev za kasnejše analize.


Monitoring nanodelcev v vodi in drugih tekočinah

 

Določanje vsebnosti nanodelcev v tekočinah poteka lahko direktno, ali pa na način, da delce iz tekočine odstranijo s sedimentacijo, centrifugiranjem in filtriranjem ter jih potem analizirajo z mikroskopskimi metodami. Med direktne metode prištevamo dinamično (DLS) in statično (SLS) sipanje svetlobe, ki detektirata nanodelce z velikostjo od 1 nm do 6.000 nm v območju med 106 in 109 nanodelcev v mililitru tekočine. Tudi »Laser Induced Breakdown Detection - LIBD« metoda, pri kateri pulzno obsevajo tekočino z laserjem, spada med optične metode. Območje velikosti nanodelcev, ki jo zazna te metoda je od 104 do 1011 nanodelcev/ml. Nanodelci, ki se znajdejo v fokusu laserske svetlobe, hipno izparijo v ioniziran plin, ki izseva svetlobo, ki jo zazna detektor. Pozicija delca na sliki in valovne dolžine izsevane svetlobe uporabijo za določitev povprečnega premera nanodelcev in njihovega števila. Dodatek mikrofona, ki meri zvok, ki ga povzroči izparitev delcev, poveča občutljivost metode. Povsem akustična metoda, ki meri, koliko zvoka absorbirajo nanodelci, je primernejša od optičnih metod za tekočine, v katerih so poleg nanodelcev tudi večji delci.