NearNear‐‐road NOroad NO2 2 Monitoring Pilot Study Monitoring Pilot Study –– Boise, IdahoBoise, Idaho

Bruce Louks, Steve Miller, Mary Walsh, Michael Toole, Bruce Louks, Steve Miller, Mary Walsh, Michael Toole, 

Ed Jolley, Leah Arnold, Matthew GarringerEd Jolley, Leah Arnold, Matthew Garringer

Id h D t t f E i t l Q litId h D t t f E i t l Q litIdaho Department of Environmental QualityIdaho Department of Environmental Quality

2012 N ti l A bi t Ai M it i C f2012 N ti l A bi t Ai M it i C f2012 National Ambient Air Monitoring Conference2012 National Ambient Air Monitoring Conference

Denver, CODenver, CO1

Pilot Study ObjectivesPilot Study Objectives

• Site selection processSite selection process

• Assist with EPA’s Technical Assistance Document

• Participate in National Passive Monitoring Study• Participate in National Passive Monitoring Study

• Follow CASAC AAMS recommendations for dditi l t d l ti fadditional parameters and evaluation of new technologies and instruments 

A / il d ff t bi t i• Assess/reconcile near‐road effects on ambient air pollutant concentrations 

2

Network and Site SelectionNetwork and Site Selection

What information is needed?

• AADT for major roads in the area• AADT for local roadways *• AADT for local roadways *• Fleet mix data *• Congestion Patterns *• Existing NO2 Monitor Locations• Prevailing wind patterns• Population density mapsp y p• Locations of schools and/or vulnerable and susceptible  populations *

*data may be available only*data may be available only from local sources

3

Southwest Idaho Southwest Idaho –– Treasure ValleyTreasure Valley

4

Top 20 Road Segments Using HPMS and Local HD DataHPMS AADT‐ HD- Estimated

ID Location ROUTE LANES RANK AADT Rank HD ModAADT19 I‐84 east of Five Mile to Eagle Road 84 6 1 104,728     1 6,900 166,82818 I‐84 Eagle Road to east of Meridian Road 84 6 2 102,538     3 6,700 162,83817 I‐84 small segment east of Meridian Road 84 6 3 95,500      3 6,700 155,80016 I‐84 small segment east of Meridian Road 84 6 3 95,500       3 6,700 155,80020 I‐84 Y to east of Five Mile 84 8 6 81,902       1 6,900 144,00215 I‐84 Meridian Road to Linder 84 4 5 85,096       10 6,400 142,69621 I‐84 Cole to Y 84 6 7 81,372      16 6,100 136,27222 I‐84 Targee to Cole 84 6 12 75,500       6 6,600 134,90014 I‐84 Linder to east of Ten Mile 84 4 8 76,000       10 6,400 133,60013 I‐84 east of Ten Mile to Ten Mile 84 4 8 76,000       10 6,400 133,60012 I‐84 Ten Mile to County Line 84 4 8 76,000      10 6,400 133,600y , , ,843 I‐84 County Line to Flamingo 84 4 8 76,000       10 6,400 133,60023 I‐84 Orchard to Targee 84 4 13 74,188       6 6,600 133,58824 I‐84 Owyhee to Orchard 84 4 14 63,253       6 6,600 122,653842 I‐84 Flamingo to Garrity 84 4 15 63,199      10 6,400 120,7998 8 a go o Ga y 8 5 63, 99 0 6, 00 0, 9925 I‐84 Vista to Owyhee 84 4 17 61,000       6 6,600 120,400121 184 Curtis to Franklin 184 6 16 63,033       18 2,900 89,133120 184 Franklin to I‐84 184 4 18 57,236       18 2,900 83,336122 184 Orchard to Curtis 184 7 19 54,936 17 3,000 81,936122 184 Orchard to Curtis 184 7 19 54,936      17 3,000 81,93656 Eagle Road Franklin to Fairview 000SH055 4 20 50,000       20 900 58,100

5

COMPASS (MPO) Congestion Map – 2010 CMS Report –Sanderson Index, North/East Direction

6

Near–road Wind Data, Typical Daily Wind Distribution (April 21, 2012)

7

I‐84 Hourly Traffic ‐ Thursday February 16 2012

10 000

12,000

I‐84 Hourly Traffic  ‐ Thursday February 16, 2012

East to West West to East Data from Locust Grove ATR

8,000

10,000

#

6,000

Veh

icles pe

r Hou

r, 

4,000

Total V

0

2,000

00:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:0023:00

8

Treasure Valley Near‐road NO2 Monitoring Site

9

Treasure Valley Near‐road NO2 Monitoring Site

10

American Ecotech Monitoring Shelter – 20’x 8’11

AQ Monitoring Instrumention Installed

• NOx

– T‐API Model T200U trace analyzer w/ photolytic convertor option

– T‐API Model 200E ambient analyzer w/ molybdenum convertorT API Model 200E ambient analyzer w/ molybdenum convertor

• CO

– T‐API Model 300U trace analyzer

• Meteorological

– RM Young Model 81000 Ultrasonic 3D Anemometer

– RM Young Model 05305 Wind AQ monitor (propeller)

• Particles

TSI Model 3031 UFP monitor (20 800 nm 6 si e bins)– TSI Model 3031 UFP monitor (20 – 800 nm, 6 size bins)

– T‐API Model 651 Particle monitor (total UFP < 1µm).

• Carbon – Aethalometer

– T‐API Model 633 – 7 wavelength spectrumg p

– Magee Model AE 21 – BC and UV channels

• Envidas Ultimate

12

Equipment and Site Set‐up Costs ~ $250K 

• Shelter $56K• T API trace NOx w/ photolytic $26K• T‐API trace NOx w/ photolytic $26K• T‐API trace CO $13K• T‐API 633 Aethalometer $21K• TSI 3031 UFP Counter $67K• TSI 3031 UFP Counter $67K• Zero Air Generator $8K• Gas Calibrator $20K

M t $6K• Met sensors $6K• Computing, data acquisition $10K• Site preparation $16K

• Training and supplies $8K

13

14

TT‐‐API Model 651 UFP CounterAPI Model 651 UFP Counter

15

TSI M d l 3031 UFP C tTSI M d l 3031 UFP C tTSI Model 3031 UFP CounterTSI Model 3031 UFP Counter

16

RM Young 81000 3D RM Young 81000 3D AnenometerAnenometer Collocated With Collocated With 05305 Mechanical Sensor05305 Mechanical Sensor –– 10 meter height10 meter height05305 Mechanical Sensor 05305 Mechanical Sensor  10 meter height10 meter height

17

Feb 8 1 min Mechanical WD (x) v Sonic 3D Azimuth (y)

y = 0.8651x + 23.685R² = 0.7919

350

400

Feb 8, 1‐min Mechanical WD  (x) v. Sonic 3D Azimuth (y)

250

300

in

200

250

ensor A

zimuth 1‐mi

100

150

3D Se

0

50

0 50 100 150 200 250 300 350 400

Mechanical sensor (vector) WD 1‐min

18Data is preliminary and subject to change.

Feb 8 1 min Mechanical WD v 3D Azimuth*

y = 0.9908x + 9.7985R² = 0.9972

350

400

Feb 8, 1‐min Mechanical WD v. 3D Azimuth*

250

300

in

200

250

ensor A

zimuth 1‐mi

100

150

3D Se

0

50

0 50 100 150 200 250 300 350 400

*14 outliers removed

Mechanical sensor (vector) WD 1‐min

19Data is preliminary and subject to change.

0.6

0.7

120

140

NO2 ‐ ppb

NOx ‐ ppb

0.4

0.5

80

100

bv

pp

CO ‐ ppm

0.2

0.3

40

60

CO ppm

v

NO2 & NOx pp

b

0

0.1

0

20

2/15/2012 1:00 AM

2/15/2012 7:00 AM

2/15/2012 1:00 PM

2/15/2012 7:00 PM

2/16/2012 1:00 AM

2/16/2012 7:00 AM

2/16/2012 1:00 PM

2/16/2012 7:00 PM

2/17/2012 1:00 AM

2/17/2012 7:00 AM

2/17/2012 1:00 PM

2/17/2012 7:00 PM

20Data is preliminary and subject to change.

Boise Near‐road, CO v. Total Hourly Traffic CountsFebruary 16, 2012

0.6

0.7

10000

12000

Hourly Total Vehicles

CO, ppm

0.5

8000

0.3

0.4

6000

CO , pp

mv

icles pe

r Hou

r, #

0.2

4000Total V

ehi

0.12000

002/16/12 00 2/16/12 06 2/16/12 12 2/16/12 18

21Data is preliminary and subject to change.

Boise Near‐road, NO2 & NOx v. Total Hourly Traffic Counts February 16, 2012

120

140

10000

12000

Hourly Total Vehicles

NO2, ppb

NOx, ppb

100

8000

10000

60

80

6000

O2 & NOx, ppb

v

hicles per Hou

r, #

40

60

4000

NO

Total V

eh

202000

002/16/12 00 2/16/12 06 2/16/12 12 2/16/12 18

22Data is preliminary and subject to change.

1800120000

Boise Near‐road   BC, UVPM  and Total UFP February 16, 2012 

1400

1600

100000

1000

1200

1400

80000

3 #/cc

800

1000

60000

AE21, ng/m3

Particles <1

 nm,

400

600

20000

40000

651 Particles, #/cc

AE21 BC, ng/m3

0

200

01 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

AE21 UVPM, ng/m3

23Data is preliminary and subject to change.

Hour

Boise Near‐road, Saturday and Sunday, February 4 & 5

120

140

4000

4500

100

3000

3500

NOx, ppb

v

& UVPM

, ng/m3

60

80

2000

2500

N

AE21 BC

 &

AE21 ‐ BC

AE21 ‐ UV

40

1000

1500NOx

0

20

0

500

2/4/2012 2/4/2012 2/4/2012 2/4/2012 2/5/2012 2/5/2012 2/5/2012 2/5/20122/4/2012 1:00 AM

2/4/2012 7:00 AM

2/4/2012 1:00 PM

2/4/2012 7:00 PM

2/5/2012 1:00 AM

2/5/2012 7:00 AM

2/5/2012 1:00 PM

2/5/2012 7:00 PM

24Data is preliminary and subject to change.

TSI 3031 Particle Counts – Saturday and Sunday, February 4‐5, 2012

16000

18000

12000

14000

bic centim

eter

> 200 nm

100‐200 nm

70‐100 nm

6000

8000

10000

Particles ‐#

 per cu

50‐70 nm

30‐50 nm

20‐30 nm

2000

4000

6000

0

2000

2/4/2012 1:00 AM

2/4/2012 7:00 AM

2/4/2012 1:00 PM

2/4/2012 7:00 PM

2/5/2012 1:00 AM

2/5/2012 7:00 AM

2/5/2012 1:00 PM

2/5/2012 7:00 PM

25Data is preliminary and subject to change.

9000

Feb 3 ‐ 7, 2012  Hourly averaged UFP 20‐30 + 30‐50nm v. NOx

5000

6000

7000

8000

s/ccm

R² = 0.7171000

2000

3000

4000

# pa

rticles

Feb 3 ‐ 7, 2012  Hourly averaged UFP 50‐70 through >200nm v. NOx

0

1000

0 50 100 150

NOx, ppbv

6000

7000

8000

9000

UFP 50 70 through  200nm v. NOx

2000

3000

4000

5000

# pa

rticles/ccm

R² = 0.328

0

1000

2000

0 50 100 150NOx, ppbv

26Data is preliminary and subject to change.

April 15 – 21, 2012  Total UFP (T‐API 651) v. NOx

70000

R² = 0.8734

60000

70000

50000

30000

40000

ubic cen

timeter

20000

UFP, # per cu

0

10000

27

0 20 40 60 80 100 120 140

NOx ppbv

Data is preliminary and subject to change.

28Data is preliminary and subject to change.

29Data is preliminary and subject to change.

30Data is preliminary and subject to change.

31Data is preliminary and subject to change.

0.7

Boise Near‐road and NCore CO ‐ February 16, 2012

0.6

Near‐road CO

0.5

NCore CO

0.3

0.4

CO, p

pmv

0.2

0.1

02/16/2012 1:00 AM 2/16/2012 7:00 AM 2/16/2012 1:00 PM 2/16/2012 7:00 PM

32Data is preliminary and subject to change.

Questions?

33