Przejdź do treści

Banery wysuwane

fragment konturowej mapy województwa śląskiego ze zdjęciem katowickiej ulicy w tle
Szacowanie emisji metanu na terenie województwa śląskiego przy użyciu analizatorów mobilnych

Kategoria produktu
Nauki techniczne » Ochrona środowiska
Nauki techniczne » Technika
Specjalne kategorie
Nowości
ISBN
978-83-67427-72-2
e-ISBN
978-83-67427-73-9
Typ publikacji
monografia
Format
B5
Oprawa
miękka
Liczba stron
274
Rok wydania
2024
Opis

Emisja metanu z terenów przemysłowych i zurbanizowanych, a także jego wymiana między lądem a atmosferą, jest jednym z najważniejszych zagadnień badawczych w środowisku, ponieważ ten podstawowy szklarniany gaz bardzo silnie wpływa na globalne ocieplenie. Na skutek wprowadzenia przez Komisję Europejską regulacji prawnych zobowiązujących jednostki sektora wydobycia i dystrybucji ropy naftowej, gazu zimnego i węgla do badań uwalniania przez nie metanu w ostatnich latach nastąpił gwałtowny rozwój technik pomiarowych, który pozwolił na prowadzenie badań strumienia tego gazu w wolnej atmosferze.
Praca przedstawia oszacowania emisji metanu z różnych elementów krajobrazu antropogenicznego na przykładzie przeprowadzonych przez autora badań na terenie województwa śląskiego w latach 2018–2022. Publikacja poszerza wiedzę na temat wpływu działalności technicznej człowieka na parametry fizyczne atmosfery. Wynikiem presji człowieka na środowisko są m.in. składowiska odpadów, hałdy górnicze, szyby wentylacyjne oraz infrastruktura do dystrybucji gazu ziemnego. Tak zróżnicowany teren wymaga różnego podejścia do zagadnienia emisji metanu i dlatego w pracy obszernie przedstawiono wiele metod badawczych i technik pomiarowych stężenia metanu. W badaniach terenowych były one dostosowane do analizowanych emiterów metanu. Szeroki zakres metod badawczych oraz różne rodzaje źródeł metanu sprawiły, że publikacja zawiera bardzo bogaty zasób cytowań aktualnej literatury naukowej, stając się tym samym rzetelną bazą merytoryczną i faktograficzną prezentowanych badań. I choć dyscyplina analiz spektrometrycznych metanu jest bardzo dynamiczna i informacje szybko mogą się dezaktualizować, to kompozycja publikacji została tak pomyślana, aby bez względu na opracowania nowych urządzeń pomiarowych zawarte treści były cennym materiałem naukowym.
Poszczególne rozdziały monografii zapoznają czytelnika z takimi zagadnieniami, jak:

  • bilansowanie metanu; 
  • techniki pomiaru stężenia metanu (chromatografia gazowa, czujniki pelistorowe i półprzewodnikowe oraz metody optyczne oparte na spektrofotometrii) wraz z informacjami dotyczącymi kalibracji i obowiązującej skali odniesienia dla pomiarów stężeń metanu na atmosferycznym poziomie; 
  • parametry mieszania atmosfery zastosowane w autorskim modelowaniu dynamiki warstwy granicznej i technika oceny wielkości strumienia emisji metanu za pomocą instrumentów wykorzystujących parametry mikrometeorologiczne atmosfery;
  • metoda przesiewowa określania wielkości uwolnienia metanu ze źródeł rozproszonych o niewielkich wartościach emisji tego gazu;
  • platformy satelitarne, za których pomocą możliwe jest szacowanie emisji metanu ze źródeł punktowych i powierzchniowych w różnych skalach przestrzennych.

Odbiorcami publikacji mogą być badacze środowiskowi, a także naukowcy zajmujący się inwentaryzacją emisji metanu z terenów zurbanizowanych i przemysłowych. Z uwagi na obszerne fragmenty dotyczące teorii i technik pomiarowych oraz praktyczne informacje dotyczące zarówno prowadzenia badań w warunkach polowych, jak i wskazówki przydatne do właściwej interpretacji wyników analiz stężenia metanu i pomiaru gęstości jego strumienia publikacja może być traktowana jak podręcznik dla badaczy zajmujących się obserwacjami wymiany masy i energii w środowisku, a także analizowaniem tego gazu w laboratorium (kadra sektora gazownictwa, kopalnictwa otworowego złóż węglowodorów oraz ich przetwórstwa).
 

 

Spis treści

Wstęp 9

1. Wprowadzenie 11
1.1. Czynniki fizyczne wpływające na skład atmosfery 11
1.2. Badania atmosferycznego stężenia metanu w atmosferze Polski 13
1.3. Stacja pomiaru stężenia gazów śladowych KASLAB 14
1.4. Globalny i regionalny bilans metanu 17

2. Metody pomiaru stężenia atmosferycznego metanu 25
2.1. Chromatografia gazowa 25
2.1.1. Detektor FID 26
2.1.2. Detektor PDD 31
2.1.3. Detektor TCD 31
2.1.4. Dozowniki układu chromatograficznego 32
2.2. Niechromatograficzne metody pomiaru stężenia metanu 33
2.2.1. Czujniki pelistorowe 33
2.2.2. Czujniki półprzewodnikowe 36
2.2.3. Czujniki optyczne 38
2.3. Elementy budowy analizatorów laserowych 43
2.3.1. Źródła światła: lasery DFB i DBR 46
2.3.2. Źródła światła: lasery ECDL 47
2.3.3. Źródła światła: lasery QCL 48
2.3.4. Zasilanie i tryb pracy lasera 49
2.3.5. Oscylatory parametryczne 52
2.3.6. Detektory optyczne 52
2.3.7. Wnęki optyczne 53
2.4. Technika OF-CEAS 54
2.5. Technika OA-ICOS 57
2.6. Technika CRDS 62
2.7. Inne techniki pomiarowe 67
2.7.1. Techniki oparte na QCL 67
2.7.2. Technika OP-TDLAS 68
2.7.3. Technika CP-TDLAS 69
2.7.4. Analizatory fotoakustyczne 69
2.7.5. Analizatory FTIR 70
2.7.6. Kamery OGI i kamery hiperspektralne 72
2.8. Kalibracja pomiarów stężenia metanu 74
2.8.1. Niepewność oznaczenia stężenia – międzylaboratoryjne pomiary porównawcze 77
2.8.2. Kalibracja analizatorów spektrofotometrycznych 81

3. Metodyka badania emisji metanu 85
3.1. Zmienność przestrzenna i czasowa parametrów fizycznych atmosfery 85
3.2. Pośrednie metody badania wielkości emisji metanu 93
3.2.1. Kowariancja wirów 93
3.2.2. Tomografia atmosfery wykorzystująca laser 97
3.2.3. Metoda znacznikowa 98
3.2.4. Metoda odwrotnego modelu Gaussa (IGM) 99
3.2.5. Metoda OTM33A 105
3.2.4. Bilans masy 108
3.3. Bezpośrednie metody badania wielkości emisji metanu 111
3.4. Walidacja metod wyznaczania emisji metanu przez kontrolowane uwolnienie gazu 120
3.4.1. Określenie wielkości rzeczywistej szybkości uwalniania metanu 122
3.4.2. Metoda znacznikowa 124
3.4.3. Metoda odwrotnego modelu Gaussa 128
3.4.4. Metoda przesiewowa 128

4. Mobilne pomiary stężenia metanu 131
4.1. Historia badań stężenia metanu na Górnym Śląsku 131
4.2. Badania nieszczelności sieci dystrybucji gazu ziemnego metodą przesiewową (screening) 136
4.3. Badania przesiewowe w pobliżu potencjalnych punktowych źródeł emisji metanu związanych z dystrybucją gazu ziemnego 156
4.4. Badania emisji metanu związanej z zakończonymi pracami górniczymi 158
4.5. Badania emisji powierzchniowej metanu związanej z gospodarką odpadami 164
4.6. Badania emisji punktowej metanu z szybów wentylacyjnych 170

5. Pomiary bilansu metanu z wykorzystaniem platform satelitarnych 179
5.1. Satelita Sentinel-5P i spektrofotometr TROPOMI 180
5.2. Satelita GOSAT i spektrofotometr TANSO-FTS 190
5.3. Satelita GHGSat Claire (GHGSat-D) 193
5.4. Inne platformy satelitarne: PRISMA, WorldView-3, EnMAP 194
5.5. Planowane misje satelitarne do określania stężenia metanu w atmosferze (2024–2030) 196

6. Podsumowanie 198

Bibliografia 203

Spis treści
Cena
0,00
In order to arrange international shipping details and cost please contact wydawnictwa@agh.edu.pl