foi--rh--1729--se - bestämning av partikelemissioner och förbränningsrester från...

Bestämning av partikelemissioner och förbränningsrester från pyrotekniska rökgeneratorer

FOI-RH--1729--SE SEKRETESS se sid 1

2

Bild/Cover: FOI

Detta verk är skyddat enligt lagen (1960:729) om upphovsrätt till litterära och konstnärliga verk, vilket bl.a. innebär att citering är tillåten i enlighet med vad som anges i 22 § i nämnd lag. För att använda verket på ett sätt som inte medges direkt av svensk lag krävs särskild överenskommelse.

This work is protected by the Swedish Act on Copyright in Literary and Artistic Works (1960:729). Citation is permitted in accordance with article 22 in said act. Any form of use that goes beyond what is permitted by Swedish copyright law, requires the written permission of FOI.

Titel Bestämning av partikelemissioner och förbränningsrester från pyrotekniska rökgeneratorer

Title Determination of particulate and combustion emissions of smoke generators

Rapportnr/Report No. FOI-RH--1729-SE

Månad/Month Maj/May

Utgivningsår/Year 2016

Antal sidor/Pages 22 p

Kund/Customer Polismyndigheten

Forskningsområde 2. CBRN-frågor och icke-spridning

FoT-område Ej FoT

Projektnr/Project No. E49043

Godkänd av/Approved by Mats Strömqvist

Ansvarig avdelning CBRN-skydd och säkerhet

SEKRETESS se sid 1

3

Skyddsvärde/Protective value

Sekretess PROTECTED A enligt 18 kapitel, paragraf 8 i Sekretesslagen, OSL (2009:400),

”Sekretess till skydd främst för intresse att förebygga eller beivra brott”.

SEKRETESS se sid 1

4

Sammanfattning Denna rapport beskriver genomförande och resultat av försök utförda enligt beställning

Dnr A029.107/2016 (2016-02-29) på uppdrag av Polismyndigheten.

Uppdraget bestod av två separata delar. I del 1 (försöksserie 1) har källstyrkan (total

utsläppt partikelmängd) från fem olika pyrotekniska satser avsedda för att ge färgad rök

bestämts genom att mäta de mängder som släpps ut i ett slutet utrymme med definierad

volym. I del 2 (försöksserie 2) har mätningar gjorts utomhus på tre olika avstånd från fem

rökgeneratorer (2, 5 och 10 meter) för att ge en uppfattning om exponeringshalter

nedströms en avbrunnen rökgenerator. Mätningarna vid båda försöksserierna var

reproducerbara.

I försöksserie 1 mättes utsläppta mängder av respirabla partiklar, flyktiga organiska

föreningar (VOCs), oorganiska gaser, aldehyder, partikelburna organiska ämnen. Partiklar

i aerosolen storleksbestämdes och metaller i aerosolen analyserades. Mätningar

genomfördes på homogena blandningar av rök. Brinnförloppen övervakades med

videokamera och IR-kamera.

Försöksserie 1 visar på utsläpp av partiklar i respirabel fraktion (partiklar < 4 µm) på 1,9-

45 g. En studie av storleksfördelningen av dessa partiklar visar att majoriteten är mindre

än 1 µm och ca 50 % av dessa partiklar är i sin tur ultrafina (< 100 nm). Partiklarna bestod

till stor del av organiska färgämnen baserade på antrakinon, kinolin, eller melamin (0,012-

7 g/sats). Grundämnesanalysen visade överlag på mycket låga mängder av utsläppta

partikelburna metaller (< 0,1 mg/sats), men med något högre utsläppsmängder av kalium

(315±260 mg/sats) och svavel (160±290 mg/sats). Aldehyder kvantifierades i halter om

0,05 g/sats eller mer, men mätosäkerheten är stor för vissa rökgeneratorer på grund av att

partikelmängderna är så stora att de ligger i överkant av mätinstrumentets mätkapacitet. .

Flyktiga organiska föreningar uppmättes till i genomsnitt 0,12±0,07 g/sats. Av de

uppmätta oorganiska gaserna släpptes 0,14-10 g kolmonoxid ut per sats.

I försöksserie 2 uppmättes totalkoncentrationerna av partiklar och respirabla partiklar i

halter upp till 490 mg/m3, respektive 430 mg/m3 på två meters avstånd från vissa av de

pyrotekniska rökgeneratorerna. Generellt uppmättes högre partikelhalter för samtliga

satser på avstånden 2 och 5 meter från källan. På avståndet 10 m från källan var halterna

betydligt lägre. Halterna avtar i stort sett exponentiellt med avståndet från källan. Analyser

av partikelstorleksfördelningen under försöksserie 2 utfördes på ca 5 meters avstånd från

källan och verifierar karaktäristiken från försöksserie 1. Temperaturmätning med IR-

kamera visar att som mest erhålls en temperatur av upp till 250 °C i själva flamman.

Temperaturen sjunker snabbt med ökande avstånd till flamman. Ingen temperaturökning

kunde uppmätas i själva röken.

SEKRETESS se sid 1

5

Innehållsförteckning

Sammanfattning 4

Inledning 7

Material och metoder 7

2.1 Försöksserie 1................................................................................... 7

2.1.1 Undersökta pyrotekniska rökgeneratorer ...................................... 7 2.1.2 Försöksuppställning och genomförande ....................................... 8

2.2 Försöksserie 2................................................................................... 9

2.2.1 Undersökta pyrotekniska rökgeneratorer ...................................... 9 2.2.2 Försöksuppställning och genomförande ..................................... 10

Resultat 11

3.1 Försök 1 .......................................................................................... 11

3.1.1 Angivna ”effektiva” rökgenereringsvikter och viktförluster av rökgenerering .............................................................................. 11

3.1.2 Bestämning av partikelhalter....................................................... 11 3.1.3 Aerosolkaraktärisering ................................................................ 12 3.1.1 Kolmonoxid, aldehyder och flyktiga organiska kolväten (VOC) .. 14 3.1.2 Organiska ämnen associerade med partikelfas.......................... 14 3.1.3 Metallanalys ................................................................................ 16

3.2 Försök 2 .......................................................................................... 17

3.2.1 Bestämning av partikelhalter....................................................... 17 3.2.2 Aerosolkaraktärisering ................................................................ 18 3.2.3 Temperaturfördelning och förlopp ............................................... 18

Bilaga A Provtagnings och analysmetoder, försöksserie 1 19

A 1 Aerosoler och partiklar. ........................................................................... 19

A 2 Luftprovtagning (adsorbentrör och filter) ................................................. 19

A 3 Aerosolkaraktärisering ............................................................................ 19

A 4 Flyktiga organiska föreningar (VOCs) ..................................................... 19

A 5 Metallanalys i partikelfasen ..................................................................... 20

A 6 Flyktiga föreningar som ej fastnar på Tenax ........................................... 20

A 7 Väteklorid ................................................................................................ 20

A 8 Aldehyder ................................................................................................ 20

A 9 Toxiska ämnen i partikelfasen ................................................................ 20

Bilaga B Provtagnings och analysmetoder, försöksserie 2 21

B 1 Partikelhaltsbestämning .......................................................................... 21

B 2 Aktiv provtagning av partiklar .................................................................. 21

B 3 Brinnförlopp och rökutveckling ................................................................ 21

Bilaga C Beräkning av källstyrka 22

SEKRETESS se sid 1

6

SEKRETESS se sid 1

7

Inledning Denna rapport beskriver genomförande och resultat av försök utförda enligt beställning

Dnr A029.107/2016 (2016-02-29) på uppdrag av Polismyndigheten.

Försöken har utförts i syfte att ta fram ett väl underbyggt underlag för en hälsorisk-

bedömning av en miljö kontaminerad med förbränningsrester och partikelbaserade

emissioner från pyrotekniska satser avsedda för rökgenerering. Underlaget omfattar inte

risker från buller (smällare) eller brand (nödbloss).

I en första försöksserie har de totala mängderna producerade respirabla partiklar, den så

kallade källstyrkan, bestämts genom att mäta utsläppta partikelkoncentrationer i en

definierad volym. Partiklarna karaktäriserades även med avseende på storlek. Vidare

bestämdes halterna av aldehyder, saltsyra, kolmonoxid, koldioxid och flyktiga organiska

föreningar. Metallanalyser genomfördes på partiklarna och toxiska ämnen (t.ex.

färgämnen, förbränningsämnen och tillsatsämnen) associerade med partiklarna bestämdes.

I en andra försöksserie har mätningar av partikelhalter gjorts på tre olika avstånd från

utsläppspunkten. Detta för att få en uppfattning om exponeringshalterna nedströms

avbrända rökgeneratorer. Vidare mättes partikelstorleksfördelningen och temperaturen i

och i närheten av förbränningszonen.

Sju olika sorters pyrotekniska rökgeneratorer utvärderades. Dessa tillhandahölls av

uppdragsgivaren.

Material och metoder

2.1 Försöksserie 1

2.1.1 Undersökta pyrotekniska rökgeneratorer

I försöksserie 1 undersöktes följande pyrotekniska rökgeneratorer:

1. Generatore Fumogeno - Smoke Generator, Röd, (S G röd)

Smoke 2 – Cod. 05-155, CAT P1 0163-P1-1542 (IT TULPS V^D)

Tillverkare: FDF srl, Italien

Dragtändare, Rökutveckling minimum 55 s, NEC1: 55 g

2. Generatore Fumogeno - Smoke Generator, Gul, (S G gul)



Dragtändare, Rökutveckling minimum 55 s, NEC: 55 g

3. Generatore Fumogeno - Smoke Generator, Grön, (S G grön)




4. Smoke Fountain White, (S F vit)

JFS-1/W – Wyrób pirotechniczny GENERATOR DYMU – KL. 11

CE 0589 / 0163-T1-2447

Distributör: Jorge Fireworks, Polen (troligen tillverkad i Kina)

Stubintändare, NEC: 25,0 g

1 ”Net Explosive Contents”

SEKRETESS se sid 1

8

5. Smoke Fountain Green, (S F grön)

JFS-1/G – FONTANNA – Kl. 2



6. Generatore Fumogeno - Smoke Generator, Grön, (S G grön L)




7. RDG1 – Zelená, Röd, (RDG1)

RDGZ1 KAT. P1 – Reg. Cislo: 1396-P1-0218/2012

Distributör: Klasek, Polen/Tjeckien, (troligen tillverkad i Kina)

Stubintändare, Rökutveckling: 40 s, NEC: 140 g

Alla pyrotekniska satser tillhandahölls av Polisen. De anses utgöra ett representativt

tvärsnitt av aktuella rökutvecklande satser. I princip verkar denna typ av rökgeneratorer

bestå av en tändanordning, vanligen av stubin eller dragtändnings typ, drivladdning och ett

rökgenererande ämne. Pjäser finns i olika färger och storlekar och ”NEC”, finns angivet på

de flesta generatorerna.

Figur 1. De olika typer av pyrotekniska rökgeneratorer som undersökts vid försöken. Foto: FOI

2.1.2 Försöksuppställning och genomförande

Vid försöksserie 1 avfyrades de pyrotekniska rökgeneratorerna i ett avgränsat utrymme

med en bestämd volym; 3x3x2,6 m (längd x bredd x höjd). De producerade mängderna

partiklar bestämdes för varje pyroteknisk rökgenerator efter homogenisering av röken i

utrymmet. För generatorerna 1 – 5 bestämdes partikelmängderna i tre replikat. Utöver

dessa fem i beställningen ingående generatorerna tillkom 6 och 7 på initiativ från

försöksledaren. Dessa har båda större NEC värden än 1 – 5 och antogs därför generera

större rökmängder. Tyvärr fanns de bara i enstaka exemplar varför inga replikat var

möjliga.

Det slutna utrymmet utgjordes av partytält med golv. Före försöken tätades tälten noggrant

med silvertejp. Den pyrotekniska satsen placerades på marken och provtagningsutrustning

placerades ca 170 cm ovan marken, figur 2. Temperaturen i utrymmet var +12,5 °C under

SEKRETESS se sid 1

9

försöksserien. Mätningar utfördes under 5 minuter. Mellan varje rökgenerator vädrades

tältet ut med hjälp av en fläkt. En viss mängd partiklar fastnade på tältduken, men dessa

häftade starkt mot underlaget och anses inte inverka på mätningarna, då mätning med

partikelräknare mellan försöken inte visade på ökad bakgrundspartikelhalt i tältet. Tältet

byttes med jämna mellanrum ut till ett nytt och rent. Totalt användes tre tält under försök

1.

Figur 2. Försöksuppställning för försöksserie 1. Stativ med provtagningsutrustning är synligt bredvid

den tända rökgeneratorn. Foto: FOI

Partikelkoncentrationer, partikelstorleksfördelning, halterna av aldehyder, saltsyra,

kolmonoxid, och flyktiga organiska föreningar liksom metallanalyser och toxiska ämnen

(t.ex. färgämnen, förbränningsämnen och tillsatsämnen) associerade med partiklarna

bestämdes med de metoder som beskrivs i Bilaga A.

Före försöken gjordes bakgrundsmätningar för att se om det fanns ämnen som kunde störa

själva försöksmätningarna.

Det gjordes försök att filma och fotografera rökgenereringsförloppen, men de genererade

partikelhalterna var efter några sekunder så höga i hela utrymmet att det inte var möjligt

att se något varken på film eller foto.

De genererade partikelkoncentrationerna i det slutna utrymmet har räknats om till

källstyrka, dvs. den totala mängd partiklar som respektive rökgenerator utvecklar. Detta

görs för att kunna jämföra olika generatorer och för att kunna beräkna koncentrationer i

luft för olika scenarier (större antal generatorer och andra volymer).

2.2 Försöksserie 2

2.2.1 Undersökta pyrotekniska rökgeneratorer

Vid försöksserie 2 användes följande pyrotekniska rökgeneratorer:

1. Smoke Fountain Green, (S F grön)

JFS-1/G – FONTANNA – Kl. 2



2. Generatore Fumogeno - Smoke Generator, Röd, (S G röd)


SEKRETESS se sid 1

10



3. Wirepull, Smoke Grenade, Enola Gay, grön, (SGEG grön)

Distributör: 3RD LIGHT LIMITED, Reading, UK

Dragtändare, Rökutveckling ca 100 s, NEC: 50 g

4. Generatore Fumogeno - Smoke Generator, Grön, (S G grön L)




5. RDG1 – Zelená, Grön, (RDG1)

RDGZ1 KAT. P1 – Reg. Cislo: 1396-P1-0218/2012

Distributör: Klasek, Polen/Tjeckien, (troligen tillverkad i Kina)

Stubintändare, Rökutveckling: 40 s, NEC: 140 g

Även dessa pyrotekniska rökgeneratorer tillhandahölls av Polisen. Generatorernas valdes

utifrån sin ”effektiva genereringsvikt” (NEC) i spannet 30,0 g till 140 g.

2.2.2 Försöksuppställning och genomförande

Försöken avsågs undersöka exponeringshalter på olika avstånd nedströms från en tänd

rökgenerator. Vid försöken avfyrades rökgeneratorerna i ett utrymme, 3x3x2,6 m (längd x

bredd x höjd) med tak och två sidoväggar. För att säkerställa att den producerade röken

styrs i rätt riktning, dvs. mot mätutrustningen, placerades fyra fläktar utanför den ena

öppna sidan. Efter ca två meter fick röken spridas fritt. Den pyrotekniska rökgeneratorn

hölls horisontellt av en person och rördes fram och tillbaka i sidled på ca 1-1,5 meters

höjd, figur 3. På tre avstånd från satsen, 2, 5, och 10 meter togs prover med aktiv

provtagning på filter, figur 4. För närmare beskrivning av mät- och analysmetoder, se

Bilaga B.

Före försöken gjordes bakgrundsmätningar för att ta reda på om det förekom ämnen som

kunde störa försöksmätningarna.

Utetemperaturen vid försöken var +9 °C, luftfuktigheten var 94 % RH och vindhastigheten

(naturlig plus fläktgenererad) var omkring 1 m/s.

Figur 3. Antändning av rökgenerator under försök 2. Foto: FOI

SEKRETESS se sid 1

11

Figur 4. Försöksuppställning under försöksserie 2. Provtagningsplatser med utrustning är markerade

i bilden. Foto: FOI

Resultat

3.1 Försök 1

3.1.1 Angivna ”effektiva” rökgenereringsvikter och viktförluster av rökgenerering

De pyrotekniska rökgeneratorerna vägdes före och efter försöken för att dokumentera hur

mycket av vikten som förbrukats och till del blivit rökpartiklar, tabell 1.

Tabell 1. Viktförlust för pyrotekniska rökgeneratorer efter användning.

Generator NEC1 [g] Viktförlust [g]

S G röd 55 54 ± 3,0

S G gul 55 49 ± 0,7

S G grön 55 50 ± 4,3

S F vit 25,0 24 ± 5,6

S F grön 30,0 19 ± 0,6

S G grön L 110

RDG1 140

1 På förpackningen angiven ”net explosiv contents”.

3.1.2 Bestämning av partikelhalter

De provtagna luftvolymerna var cirka 13 L under 5 minuter. Utifrån erhållna försöksdata

beräknades källstyrkan för varje rökgenerator. Rådata och beräkningar redovisas i Bilaga

C. Resultaten redovisas i tabell 2.

SEKRETESS se sid 1

12

Tabell 2. Resultat från mätningar av respirabelt damm i det slutna utrymmet omräknat

till källstyrkor för olika rökgeneratorer.

Pyroteknisk rök-

generator

Källstyrka

(Respirabelt damm)

[g]

S G röd 19 ± 3

S G gul 17 ± 4

S G grön 13 ± 4

S F vit 1,9 ± 0,1

S F grön 3,2 ± 1,2

S G grön L* 45

RDG1* 28

* Endast en mätning gjordes på dessa typer av satser, då endast en av varje fanns tillgänglig.

Reproducerbarheten i mätningarna av de respektive tre replikaten är god.

Källstyrkan för respirabla partiklar (<4 µm) varierar mellan 1,9 och 45 g. I stort sett verkar

den producerade mängden partiklar stiga med större viktförlust respektive angiven

rökgenereringsvikt. Dock stämmer detta inte helt (jämför S G grön L och RDG1). En

tänkbar förklaring kan möjligen vara balansen mellan de komponenter som tillsammans

ger vikterna; rökgenerator (färg), förbränning och tillsatsämnen.

Källstyrkorna för S G röd, S G gul och S G grön, som har samma angivna

rökgenereringsvikt, ligger i samma storleksområde.

3.1.3 Aerosolkaraktärisering

De flesta undersökta rökgeneratorerna uppvisar liknande massfördelningar med den

dominerande massan i partikelstorleksområdet 0,8-0,9 µm och upp mot 10 µm, figur 5.

På y-axeln återfinns partiklarnas massa i varje uppmätt storleksintervall och på x-axeln

partiklarnas storlek, (aerodynamisk diameter). Detta är i sig inte konstigt då de flesta

rökgeneratorer, förutom RDG1, är av samma typ och från samma tillverkare (S G

röd/grön/gul och grön L). Rökgeneratorerna av typen S F grön och S F vit uppvisar en

förskjutning av den dominerande massan mot mindre partiklar; 0,5 µm.

Antalsmässigt dominerar partiklar i området 0,5 µm för samtliga undersökta

rökgeneratorer, men även nanopartiklar i storleksordningen 10 nm återfinns. figur 6. På y-

axeln återfinns partiklarnas antal i varje uppmätt storleksintervall och på x-axeln

partiklarnas storlek, (aerodynamisk diameter).

SEKRETESS se sid 1

13

Figur 5. Aerosolens massfördelning mot storlek vid försöksserie 1.

Figur 6. Antalsfördelning för partiklarna i aerosolen mot storlek.

SEKRETESS se sid 1

14

3.1.1 Kolmonoxid, aldehyder och flyktiga organiska kolväten (VOC)

Resultatet av analyserna av aldehyder, kolmonoxid och flyktiga organiska kolväten (VOC)

redovisas i tabell 3.

Tabell 3. Kolmonoxid, VOC samt aldehyder.

Ämne\Sats S G röd [g] S G gul [g]

S G grön [g]

S F vit [g]

S F grön [g]

S G grön L

[g]

RDG1 [g]

Kolmonoxid 2,6 1,2 1,6 0,54 0,14 10 5,4

VOC 0,065 0,13 0,14 0,087 0,021 0,24 0,15

Formaldehyd ~0,58* ~0,31* ~0,25* 0,047 0,009 0,011 <0,005

Acetaldehyd ~0,89* ~0,43* ~0,55* 0,025 0,014 0,035 0,14

Summa aldehyder ~2,8* ~2,6* ~3,2* 0,27 0,050 0,10 0,28

* Osäker bestämning pga. av provets stora partikelmängd.

Av de uppmätta oorganiska gaserna uppmättes 0,14-10 g kolmonoxid. Koldioxid,

vätecyanid och ammoniak uppmättes i lägre mängder, eller låg under detektionsgränsen

för instrumentet.

Den genomsnittliga totalmängden av VOC var 0,12 ± 0,07 g.

Kolmonoxiden och de flyktiga organiska föreningar som bildas härrör troligen från

drivsatsens förbränning eller till förbränning av färgämnen och tillsatsämnen.

Aldehyder kvantifierades i halter om 0,05 g/generator eller mer. Även värden på omkring

3 g aldehyder uppmättes för vissa generatorer, men på grund av de stora

partikelmängderna som genererades är mätosäkerheten stor.

3.1.2 Organiska ämnen associerade med partikelfas

De partikelburna organiska föreningar som detekterats under försöksserie 1, samt

koncentrationerna av dessa presenteras i tabell 3-7. Samtliga föreningar är av typen

färgpigment.

SEKRETESS se sid 1

15

Tabell 4. Färgämnen i S G röd.

Namn CAS Struktur Källstyrka

[g/rökgenerator]

9,10-Anthracenedione, 1-(methylamino)-

82-38-2

7

9,10-Anthracenedione, 1-amino-

82-45-1

0,7

9,10-Anthracenedione, 1-amino-2-methyl-

82-28-0

0,023

9,10-Anthracenedione

84-65-1

0,23

Tabell 5. Färgämnen i S G gul.


[g/rökgenerator]

1H-indene-1,3(2H)-dione, 2-(3-hydroxy-2-quinolinyl)-

7576-65-0

0,23

Tabell 6. Färgämnen i S G grön.


[g/rökgenerator]

1H-Indene-1,3(2H)-dione, 2-(2-quinolinyl)-

83-08-9

0,19

SEKRETESS se sid 1

16

Tabell 7. Färgämnen i S F vit.


[g/rökgenerator]

9,10-Anthracenedione, 1-methyl-

954-07-4

1,6

Tabell 8. Färgämnen i S F grön.


[g/rökgenerator]

1,3,5-Triazine-2,4,6-triamine

108-78-1

0,070

1H-indene-1,3(2H)-dione, 2-(3-hydroxy-2-quinolinyl)-

7576-65-0

0,012

3.1.3 Metallanalys

Metallanalysen innefattade 72 olika grundämnen. De allra flesta analyserade partikelburna

metallerna låg under kvantifieringsgränserna och de som kunde kvantifieras återfanns i

låga nivåer (< 0,1 mg). Endast kalium och svavel återfanns i halter av tiotals mg och

uppåt.

Tabell 9. Grundämnen per rökgenerator.

Grundämne \Rökgenerator

S G röd [mg]

S G gul [mg]

S G grön [mg]

S F vit [mg]

S F grön [mg]

RDG1 [mg]

Barium 0,23 0,28 0,28 0,89 0,81 0,84

Koppar 1,1 0,78 0,34 <0,04 <0,04 0,25

Järn 1,4 1,8 0,81 <0,29 0,30 <0,29

Kalium 650 590 220 45 57 330

Natrium 2,4 1,5 1,5 3,1 0,8 <0.8

Bly 0,067 0,23 0,22 <0,004 <0,004 0,021

Svavel 36 <15 <15 60 110 750

SEKRETESS se sid 1

17

3.2 Försök 2

3.2.1 Bestämning av partikelhalter

De uppmätta halterna av totala partiklar respektive respirabla partiklar på olika avstånd

från de avfyrade rökgeneratorerna i försöksserie 2 redovisas i tabell 10.

Tabell 10. Totala och respirabla partikelkoncentrationer på olika avstånd från rökgeneratorerna i försökserie 2.

Typ av

pyroteknisk

rökgenerator

Avstånd från

generatorn

[m]

Totala

partiklar

[mg/m3]

Respirabla

partiklar

[mg/m3]

S F grön 2 150 69

5 27 25

10 4,3 12

S G röd 2 120 95

5 25 8,3

10 14 0

S G E G 2 94 -*

5 23 -*

10 11 -*

S G grön L 2 310 230

5 41 41

10 9,4 7,0

RDG1 2 490 430

5 53 26

10 0# 0#

* Mätdata saknas p.g.a. felinvägda filter, troligen p.g.a. fukt

# Mätdata saknas då vinden vred sig, aerosolmolnet nådde aldrig fram till mätpunkt 3.

Som synes i figur 7 och 8 är mängden partiklar avtagande med avstånd från

utsläppskällan. Detta gäller både den totala mängden partiklar och partiklar i det respirabla

området. Observera den logaritmiska skalan på y-axlarna. Mängden minskar i stort sett

exponentiellt med ökande avstånd från källan. Det ska dock påpekas att detta är

idealiserade utspädningsförlopp.

SEKRETESS se sid 1

18

Figur 7. Totalt antal partiklar på tre avstånd från källan.

Figur 8. Antal respirabla partiklar på tre avstånd från källan.

3.2.2 Aerosolkaraktärisering

Analyser av partikelstorleksfördelningarna under försök 2 utfördes på 5 meters avstånd

från källorna med ett handburet optiskt instrument. Mätningarna verifierar data från försök

1. Det dominerande antalet partiklar har en storlek

< 2,5 µm. Den totala mängden partiklar var för hög för att ett optiskt instrument skulle gå

att använda för att bestämma en massfördelning för partiklarna.

3.2.3 Temperaturfördelning och förlopp

Som mest uppmättes en temperatur av nära 250 °C i flamman (förbränningszonen).

Temperaturen sjunker snabbt med ökande avstånd till flamman och ingen

temperaturökning kan konstateras i röken. På bara någon centimeters avstånd från

flamman är temperaturen nere kring ca 40-50 °C. Endast en av rökgeneratorerna, S G grön

L, blev så varm under sin aktiva period att det blev svårt att hålla i burken.

1

10

100

1000

0 2 4 6 8 10 12

An

tal p

arti

klar

(m

g/m

3 )

Avstånd (m)

Totalt antal partiklar

S F grön

S G röd

S G E G

S G grön L

RDG1

1

10

100

1000

0 2 4 6 8 10 12

An

tal p

arti

klar

(m

g/m

3 )

Avstånd (m)

Respirabla partiklar

S F grön

S G röd

S G grön L

RDG1

SEKRETESS se sid 1

19

Bilaga A Provtagnings och analysmetoder, försöksserie 1

A 1 Aerosoler och partiklar.

Aerosoler och partiklar avsedda för GC-MS (Gas kromatograf – masspektrometer) analys

samlades på 47 mm Zeflour filter (VWR, Sverige) med hjälp av en pump (Gilian GilAir

Plus, Sensidyne, USA) vid ett flöde av 5 L/min under 5 minuter. Aerosoler och partiklar

avsedda för metallanalys och för bestämning av respirabelt damm samlades på 37 mm

PVC filter (VWR, Sverige) med hjälp av en pump (Aircheck 2000, SKC Inc., USA) och

cyklon (SKC, USA) vid ett flöde av 2,5 L/min under 5 minuter.

A 2 Luftprovtagning (adsorbentrör och filter)

Luftprovtagning utfördes med adsorbentrör av typen Tenax (PerkinElmer, USA) och

pocketpumpar (SKC Inc., USA) vid ett flöde av 200 mL/min under 5 minuter. För att

skydda provtagningsröret från partiklar och damm monterades ett filter före röret. Filtret

bestod av ett adsorbentrör utan Tenaxfyllning men med en plugg av glasfiber.

A 3 Aerosolkaraktärisering

En ”Electrical Low Pressure Impactor” (ELPI+, Dekati Ltd, Finland) anslöts till tältet för

storlekskarktärisering av partiklarna i mätområdet 6 nm till 10 µm. Före varje rökgenerator

gjordes en bakgrundsmätning som visade på försumbara nivåer partiklar i tältet relativt

röken i sig. Mätning pågick i 90 sekunder från det att rökutveckling initierades, med

undantag för två försök där mätning pågick 120 sekunder för att få substantiell aerosol.

Infettade aluminium-folier användes på stegen i impaktorn, vilka byttes dagligen för att

undvika partikeluppbyggnad på stegen. Elektrometrarna kalibrerades med HEPA-filtrerad

luft och elektrometerbruset var typiskt kring ± 2 fA (vilket är lågt i förhållande till den

ström aerosolen för med sig via laddaren till impaktorn). Provtagningsflödet genom ELPI+

var 10 l/min och före själva mätutrustningen användes ett spädsteg (Dekati dubbelejektor)

på 95,8 % med filtrerad kompressorluft (93 % i dubbelejektorn som ger 6 liter ut, vilket

sedan späds med 4 liter filtrerad luft till ELPI+).

A 4 Flyktiga organiska föreningar (VOCs)

Provtagning gjordes med asdorbentrör och de vid provtagningen adsorberade kemikalierna

analyserades med termisk desorption (TD) kopplat till en gaskromatograf med selektiv

massdetektor (TD-GCMS). De använda instrumenten var: TD (TurboMatrix 350 ATD,

Perkin Elmer), GC (Agilent 7890A Gas Chromatograph) och MS (Agilent 5975C MSD).

Adsorbentrören desorberades vid 260 °C under 4 minuter vid ett split-förhållande av 1:1.

Kylfällan, som användes för att refokusera analyterna, var en Thermal Desorber Trap med

Tenax (M041-3535, Perkin Elmer, CT, USA) och den hölls vid en temperatur av -5 °C. Efter

den första desorptionen hettades kylfällan snabbt upp till 260 °C för att injicera provet på

separationskolonnen med ett split-förhållande av 1:10. Separationskolonn var en DB-5 MS

(Agilent J&W scientific, USA) med dimensionerna 30 m x 0,25 mm och med en

filmtjocklek på 0,25 µm. GC-n temperaturprogramerades enligt: 40 °C i 1 min, höjning med

5 °C/min upp till 100 °C och vidare höjning med 15 °C/min upp till 300 °C. Masspektrometern identifierade kemiska föreningar i massområdet 29-400 m/z. Proverna

kvantifierades mot standarder spikade med kända koncentrationer av toluen. Erhållen rådata

analyserades med hjälp av mjukvaran AMDIS.

SEKRETESS se sid 1

20

A 5 Metallanalys i partikelfasen

Filter avsedda för metallanalys upparbetades genom uppslutning i HNO3/HF i vialer av

teflon i mikrovågsugn. Metallanalysen utfördes med hjälp av ICP-SFMS (Inductive

coupled plasma sector field masspectrometer) enligt proceduren EN 17294-1.2

(modifierad) och EPA metod 200.8 (modifierad) av ALS Scandinavia, Luleå, Sverige.

A 6 Flyktiga föreningar som ej fastnar på Tenax

För att identifiera flyktiga föreningar som inte adsorberas på Tenax (t.ex. kolmonoxid)

utfördes kontinuerliga gasmätningar under försöken med ett FT-IR (Fourier Transform

InfraRed spectroscopy) instrument, (GASMET modell DX-4030, Gasmet Technologies

OY, Finland).

A 7 Väteklorid

För att undersöka förekomst av väteklorid (saltsyra, HCl) användes adsorptionsrör från

Dräger (Drägerwerk AG & Co. KGaA). Handdrivna pumpar avpassade för denna typ av

mätningar och tillverkade av Dräger användes. Provvolym var 1 dm3 luft.

A 8 Aldehyder

Förekomst av aldehyder undersöktes genom att provtagningsluft pumpades genom ett

LpDNPH S10 filter (Sigma-Aldrich, Sverige) med en pump av typen SKC, USA.

Provvolym var omkring 2 l totalvolym. Aldehyder derivatiseras till motsvarande hydrazon

vilka binder till filtret. Dessa föreningar kan sedan elueras ut från filtret genom tillsats av 5

ml acetonitril. Extraktet analyserades med HPLC (High Pressure Liquid Chromatography)

(Agilent 1200) och detektion i UV (Ultra Violett) området vid 365 nm.

A 9 Toxiska ämnen i partikelfasen

Aerosoler och partiklar samlades på 47 mm Zeflour (VWR, Sverige). Dessa extraherades

därefter med diklormetan (2x4 ml). Extrakten kombinerades och analyserades med GC-

MS (Gaskromatograf-Masspektrometer). Gaskromatografen var en Agilent 7890A GC och

masspektrometern en Agilent 5975C MSD. Separationskolonn var en DB-5 MS (Agilent

J&W scientific, USA) med dimensionerna 30 m x 0,25 mm och med en filmtjocklek på

0,25 µm. GC-n temperaturprogramerades enligt: 40 °C i 1 min, höjning med 10 °C/min

upp till 300 °C som hålls i 5 min. Masspektrometern identifierade kemiska föreningar i

massområdet 29-550 m/z. Proverna kvantifierades mot standarder spikade med kända

koncentrationer av toluen. Erhållen rådata analyserades med hjälp av mjukvaran AMDIS.

SEKRETESS se sid 1

21

Bilaga B Provtagnings och analysmetoder, försöksserie 2

B 1 Partikelhaltsbestämning

Aerosoler och partiklar avsedda för analys av totaldamm samlades på 47 mm Zeflour filter

(VWR, Sverige) med hjälp av en pump (Gilian GilAir Plus, Sensidyne, USA) vid ett flöde

av 5 L/min under 5 minuter. Aerosoler och partiklar avsedda för bestämning av respirabelt

damm samlades på 25 mm PVC filter (VWR, Sverige) med hjälp av en pump (Aircheck

2000, SKC Inc., USA) vid ett flöde av 2,9 L/min under 5 minuter.

B 2 Aktiv provtagning av partiklar

Karaktärisering av partikelstorleken i aerosolen mättes med en handburen optisk

partikelräknare, (HANDHELD 3016 IAQ, Lighthouse, USA) vilken detekterar partiklar i

storleksintervallet 0,3 µm – 10 µm.

B 3 Brinnförlopp och rökutveckling

Försöken fotograferades med värmekamera (Testo 875 Värmekamera, Testo, Inc., USA)

och filmades från tre vinklar med GoPro kameror (GoPro, Hero 3, GoPro, Inc., USA).

SEKRETESS se sid 1

22

Bilaga C Beräkning av källstyrka Mått tält: Längd: 3 m

Bredd: 3 m

Höjd: 2,6 m

Volym tält: 3*3*2,6 = 23,4 m3

Källstyrka = uppmätt mängd respirabla partiklar * volym tält

Tabell 11. Resultat från mätningar av respirabelt damm i det slutna utrymmet samt beräknade

källstyrkor för olika rökgeneratorer.

Pyroteknisk rök-

generator Uppmätt mängd respirabla

partiklar (mg/m3)

Källstyrka

(Respirabelt damm)

[g]

S G röd 820 ± 130 19 ± 3

S G gul 710 ± 170 17 ± 4

S G grön 570 ± 160 13 ± 4

S F vit 81 ± 3.9 1,9 ± 0,1

S F grön 140 ± 52 3,2 ± 1,2

S G grön L* 1900 45

RDG1* 1200 28

* Endast en mätning gjordes på dessa typer av satser, då endast en av varje fanns tillgänglig.

foi--rh--1729--se - bestämning av partikelemissioner och förbränningsrester från...

Health & Medicine