Stanovení elementárního uhlíku ve velikostních frakcích atmosférického aerosolu s vysokým časovým rozlišením metodou analýzy obrazu

Abstract

Tato práce se zabývá novou metodou stanovení koncentrací elementárního uhlíku ve velikostním a časovém rozlišení. Nová metoda určuje koncentrace černého uhlíku (Black Carbon, BC) na základě analýzy digitálních obrazů vzorků, 3 DRUM stripů, s deponovaným aerosolem ve 3 velikostních frakcích. Digitální obrazy stripů byly pořízeny Fotoskenerem HP ScanJet 8200 při rozlišení 600 dpi. Pro účely analýzy digitálního obrazu byl použit program Matlab, který za pomoci vhodných funkcí rozkládá digitální obraz na matici s hodnotami škály šedi pro jednotlivé body. Výstupní časové řady hodnot škály šedi pro 3 velikostní frakce po průměrování srovnává s hodinovými koncentracemi elementárního uhlíku pro frakci PM2,5 získanými Sunset EC/OC analyzátorem. V diplomové práci je předložena metodika pro zcela nový přístup k měření koncentrací černého uhlíku v částicích. Popsaná metodika zahrnuje postup pro nezbytná měření včetně provedených kontrol jednotlivých výstupů. Pomocí regresní analýzy byly srovnány jak denní, tak hodinové průměry koncentrací EC pro PM2,5, a hodnoty BC získané ze škály šedi deponovaného aerosolu ve třech velikostních frakcích. Dosažené výsledky ukazují, že zjištěné denní průměry BC velmi dobře popisují průměrné denní pozorované hodnoty EC (R2 = 0,7043, pro model EC~1,0399+0,0117*BC). Vzhledem k odlišné...

In this study a new optical method for highly time and size resolved atmospheric elemental carbon has been described. For this purpose has been used image analysis of 3 DRUM strips with three size fractions deposited (2,5-1,15 µm; 1,15-0,34 µm; 0,34-0,1 µm). Strips were scanned by Fotoscanner HP ScanJet 8200 with optical resolution of 600 dpi. For the analysis of images Matlab program was used, in which the images are transformed to a matrix of grayscale values. The output of this program are time series of grayscale values for each transformed image. Because the time series consist of data in 5 minute intervals, for comparing with hourly PM2,5 EC data obtained from the Sunset EC/OC analyzer, it was necessary to have hourly time series. The precise method of this new approach to determine concentration of atmospheric BC is described in this thesis. In addition, it contains description of the procedures connected with calibrations and controls of sectional outputs. Using linear regression, the daily averages for black carbon are compared with daily EC data. Similarly, hour averages are compared by linear regression also. The analysis performed proved very good relation between daily EC and daily BC described by formula (EC ~ 1.0399 + 0,0117*BC). In respect to hourly averages, a very different...