Comparison of emission rate values for odour and odorous chemicals derived from two sampling devices

Field and laboratory measurements identified a complex relationship between odour emission rates provided by the US EPA dynamic emission chamber and the University of New South Wales wind tunnel. Using a range of model compounds in an aqueous odour source, we demonstrate that emission rates derived from the wind tunnel and flux chamber are a function of the solubility of the materials being emitted, the concentrations of the materials within the liquid; and the aerodynamic conditions within the device – either velocity in the wind tunnel, or flushing rate for the flux chamber. The ratio of wind tunnel to flux chamber odour emission rates (OU m-2 s) ranged from about 60:1 to 112:1. The emission rates of the model odorants varied from about 40:1 to over 600:1. These results may provide, for the first time, a basis for the development of a model allowing an odour emission rate derived from either device to be used for odour dispersion modelling.

Comparison of odour emission rates measured from various sources using two sampling devices

Two commonly used sampling devices (a wind tunnel and the US EPA dynamic emission chamber), were used to collect paired samples of odorous air from a number of agricultural odour sources. The odour samples were assessed using triangular, forced-choice dynamic olfactometry. The odour concentration data was combined with the flushing rate data to calculate odour emission rates for both devices on all sources. Odour concentrations were consistently higher in samples collected with a flux chamber (ratio ranging from 10:7 to 5:1, relative to wind tunnel samples), whereas odour emission rates were consistently larger when derived from wind tunnels (ratio ranging from 60:1 to 240:1, relative to flux chamber values). A complex relationship existed between emission rate estimates derived from each device, apparently influenced by the nature of the emitting surface. These results have great significance for users of odour dispersion models, for which an odour emission rate is a key input parameter.

Microclimate and gas emissions in dairy buildings : Instrumentation, theory and measurements

The aim of this thesis was to develop measurement techniques and systems for measuring air quality and to provide information about air quality conditions and the amount of gaseous emissions from semi-insulated and uninsulated dairy buildings in Finland and Estonia. Specialization and intensification in livestock farming, such as in dairy production, is usually accompanied by an increase in concentrated environmental emissions. In addition to high moisture, the presence of dust and corrosive gases, and widely varying gas concentrations in dairy buildings, Finland and Estonia experience winter temperatures reaching below -40 ºC and summer temperatures above +30 ºC. The adaptation of new technologies for long-term air quality monitoring and measurement remains relatively uncommon in dairy buildings because the construction and maintenance of accurate monitoring systems for long-term use are too expensive for the average dairy farmer to afford. Though the documentation of accurate air quality measurement systems intended mainly for research purposes have been made in the past, standardised methods and the documentation of affordable systems and simple methods for performing air quality and emissions measurements in dairy buildings are unavailable. In this study, we built three measurement systems: 1) a Stationary system with integrated affordable sensors for on-site measurements, 2) a Wireless system with affordable sensors for off-site measurements, and 3) a Mobile system consisting of expensive and accurate sensors for measuring air quality. In addition to assessing existing methods, we developed simplified methods for measuring ventilation and emission rates in dairy buildings. The three measurement systems were successfully used to measure air quality in uninsulated, semi-insulated, and fully-insulated dairy buildings between the years 2005 and 2007. When carefully calibrated, the affordable sensors in the systems gave reasonably accurate readings. The spatial air quality survey showed high variation in microclimate conditions in the dairy buildings measured. The average indoor air concentration for carbon dioxide was 950 ppm, for ammonia 5 ppm, for methane 48 ppm, for relative humidity 70%, and for inside air velocity 0.2 m/s. The average winter and summer indoor temperatures during the measurement period were -7º C and +24 ºC for the uninsulated, +3 ºC and +20 ºC for the semi-insulated and +10 ºC and +25 ºC for the fully-insulated dairy buildings. The measurement results showed that the uninsulated dairy buildings had lower indoor gas concentrations and emissions compared to fully insulated buildings. Although occasionally exceeded, the ventilation rates and average indoor air quality in the dairy buildings were largely within recommended limits. We assessed the traditional heat balance, moisture balance, carbon dioxide balance and direct airflow methods for estimating ventilation rates. The direct velocity measurement for the estimation of ventilation rate proved to be impractical for naturally ventilated buildings. Two methods were developed for estimating ventilation rates. The first method is applicable in buildings in which the ventilation can be stopped or completely closed. The second method is useful in naturally ventilated buildings with large openings and high ventilation rates where spatial gas concentrations are heterogeneously distributed. The two traditional methods (carbon dioxide and methane balances), and two newly developed methods (theoretical modelling using Fick s law and boundary layer theory, and the recirculation flux-chamber technique) were used to estimate ammonia emissions from the dairy buildings. Using the traditional carbon dioxide balance method, ammonia emissions per cow from the dairy buildings ranged from 7 g day-1 to 35 g day-1, and methane emissions per cow ranged from 96 g day-1 to 348 g day-1. The developed methods proved to be as equally accurate as the traditional methods. Variation between the mean emissions estimated with the traditional and the developed methods was less than 20%. The developed modelling procedure provided sound framework for examining the impact of production systems on ammonia emissions in dairy buildings.

Emissões de compostos orgânicos voláteis de um aterro controlado e o potencial formador de ozônio

O presente estudo teve como objetivo quantificar as emissões de Compostos Orgânicos Voláteis do Aterro Controlado Morro do Céu localizado na cidade de Niterói, Rio de Janeiro, Brasil. Para tanto, vinte amostras foram coletadas, usando uma bomba de ar operada a bateria durante dois dias de dezembro de 2009. Uma câmara de fluxo cilíndrica de PVC de 30L foi inserida 5 cm no solo do aterro, e as amostras foram coletadas através de uma válvula na parte superior da câmera. Os resultados indicaram um valor de 1.980 Kg Km-2 h-1. O modelo Gaussiano de dispersão atmosférica ISCST3 foi utilizado para calcular a difusão e transporte dos poluentes a fim de estimar as concentrações de COV no bairro, usando dados topográficos, meteorológicos e de emissões. Valores de 525 μg m-3 de COV foram encontrados a 500 metros do aterro. As emissões do aterro foram usadas em conjunto com dados meteorológicos, utilizando o modelo de trajetória OZIPR e o mecanismo químico SAPRC para demonstrar o impacto na formação do ozônio troposférico na região. É conhecido que o ozônio é formado pela reação entre COV, NOx e luz solar. A contribuição de valores elevados de COV provenientes das emissões do aterro conduzirá a uma nova situação com valores mais elevados de ozônio na região. Os resultados da modelagem indicaram um aumento maior que 1000% nos níveis de ozônio na região do aterro, se comparado com a modelagem do ozônio para a região metropolitana do Rio de Janeiro. Os resultados mostram ser necessário que maior atenção seja dada à política de gerenciamento de RSU no Brasil, incluindo a escolha adequada para o local de instalação, o monitoramento da área durante e após o período de operação e técnicas mais adequadas de disposição dos resíduos sólidos urbanos

Impacto do aterro controlado Morro do Céu na atmosfera

O principal objetivo deste estudo é estimar o alcance dos poluentes emitidos pelo Aterro Controlado do Morro do Céu (ACMC), localizado em Niterói e as possíveis áreas afetadas. Utilizou-se um modelo matemático para o estudo do transporte e difusão dos poluentes que fornece a concentração nas vizinhanças, a partir dos dados de emissões, meteorológicos e topográficos. Foram analisados e tratados os dados meteorológicos e a topografia da região de alcance da pluma. As amostras foram coletadas por uma bomba de ar a uma vazão de 500 mL min-1 por um período de 10 min, em dois dias e horários diferentes. A câmara de fluxo empregada foi de 30 L e de PVC, no formato cilíndrico, cuja boca foi emborcada no solo por 5 cm e a amostragem realizada por uma válvula posicionada no fundo. Foram empregados como meios de amostragem cartuchos de carvão ativo de leito duplo e as análises químicas foram realizadas por cromatografia de fase gasosa com detecção por ionização na chama. Os resultados encontrados indicam que o ACMC pode conter quantidade significativa de vários compostos químicos, principalmente compostos orgânicos voláteis, impactando a vegetação, prejudicando a saúde e a qualidade de vida da população do seu entorno. Foram obtidos valores de compostos orgânicos voláteis acima de 400 g m-3 a menos que 500 m do ACMC. Considerando que o ACMC não será desativado em um tempo próximo, creches, escolas e postos de saúde devem ser deslocados para uma área onde o impacto dos poluentes atmosféricos seja menor, contribuindo para a melhoria da qualidade de vida da população

Avaliação de emissões fugitivas de biogás na camada de cobertura do aterro sanitário da CTR de Nova Iguaçu e do Lixão de Seropédica, Rio de Janeiro.

No Brasil, se espera ter até 2014, de acordo com o prazo da Política Nacional de Resíduos Sólidos, todos os lixões erradicados e os resíduos sólidos urbanos gerados depositados em aterros sanitários. Atualmente, os projetos de aterros sanitários dão oportunidade para um nicho de mercado, o da fonte de geração de energia. Um parâmetro de controle da poluição do ar causada pelos aterros sanitários são as chamadas camadas de cobertura. Nesse contexto, é de fundamental importância o estudo de camadas de cobertura de resíduos por ser um importante elemento de projeto para evitar ou minimizar a poluição do ar devido aos gases gerados em aterros sanitários de resíduos sólidos, já que é o elo existente entre o ambiente interno dos resíduos e a atmosfera. A presente pesquisa aborda o comportamento dos gases em relação à camada de cobertura existentes na CTR de Nova Iguaçu e no Lixão remediado de Seropédica. Foram realizados ensaios de Placa de Fluxo, medição de pressão e concentração dos gases no contato solo-resíduo e emissões dos gases pelos drenos, além das análises de solo in situ e em laboratório. Os ensaios foram realizados de outubro a novembro de 2012. Os resultados indicaram uma inexistência de fluxo de gases pela camada de cobertura, que possui 1,10 m de espessura, do lixão de Seropédica, sendo encontrado apenas fluxo nos drenos. Na CTR Nova Iguaçu, foi verificada que praticamente a inexistência de fluxo de gases com o sistema de gás ligado, mesmo possuindo uma camada de cobertura de 0,8 m.

贵州红枫湖地区冷暖两季土壤／大气界面间汞交换通量的对比

采用动力学通量箱(Dynamic Flux Chamber , DFC) 与高时间分辨率自动大气测汞仪联用技术,于2002 年7 月和2003 年3 月对红枫湖地区土壤/ 大气界面上汞交换通量进行了测定. 夏冬2 季土壤2大气汞的交换通量分别为(2714 ±4011) ng·(m2·h) - 1 ( n = 255) 和(516 ±1914) ng·(m2·h) - 1 ( n = 192) . 夏季汞交换通量和光照、气温及土壤温度的相关系数分别为0174 、0183和0180 ,而冬季分别为0188 、0156 和0159. 对比研究表明:暖季土壤向大气的释汞通量远高于冷季;2 个季节光照、温度等气象因素对土壤/ 大气界面间汞交换均有重要的影响.

夏季红枫湖地区农田土壤——大气界面汞交换通量的初步研究

采用动力学通量箱法(Dynamic Flux Chamber) 与高时间分辨率大气测汞仪联用技术对贵州红枫湖地区土壤- 大气界面间汞交换通量进行了初步研究。结果显示,红枫湖地区土壤- 大气界面间汞交换通量变化范围为- 816 ng21513 ng·m- 2·h - 1 ,平均2714 ±4011 ng/ m2·h ( n = 255) ;且土壤与大气界面间的汞交换是双向的:既有土壤汞的释放,又有大气汞的沉降,主要以土壤汞的释放为主( n释放= 253 , n沉降= 2n) 。土壤汞的释放通量与土壤温度、气温、光照强度有强相关关系,相关系数分别为0180 、0183 、0174 。

Carbon Isotopic Fractionation of CFCs during Abiotic and Biotic Degradation

Carbon stable isotope ((13)C) fractionation in chlorofluorocarbon (CFC) compounds arising from abiotic (chemical) degradation using zero-valent iron (ZVI) and biotic (landfill gas attenuation) processes is investigated. Batch tests (at 25 °C) for CFC-113 and CFC-11 using ZVI show quantitative degradation of CFC-113 to HCFC-123a and CFC-1113 following pseudo-first-order kinetics corresponding to a half-life (t(1/2)) of 20.5 h, and a ZVI surface-area normalized rate constant (k(SA)) of -(9.8 ± 0.5) × 10(-5) L m(-2) h(-1). CFC-11 degraded to trace HCFC-21 and HCFC-31 following pseudo-first-order kinetics corresponding to t(1/2) = 17.3 h and k(SA) = -(1.2 ± 0.5) × 10(-4) L m(-2) h(-1). Significant kinetic isotope effects of e(‰) = -5.0 ± 0.3 (CFC-113) and -17.8 ± 4.8 (CFC-11) were observed. Compound-specific carbon isotope analyses also have been used here to characterize source signatures of CFC gases (HCFC-22, CFC-12, HFC-134a, HCFC-142b, CFC-114, CFC-11, CFC-113) for urban (UAA), rural/remote (RAA), and landfill (LAA) ambient air samples, as well as in situ surface flux chamber (FLUX; NO FLUX) and landfill gas (LFG) samples at the Dargan Road site, Northern Ireland. The latter values reflect biotic degradation and isotopic fractionation in LFG production, and local atmospheric impact of landfill emissions through the cover. Isotopic fractionations of ?(13)C ~ -13‰ (HCFC-22), ?(13)C ~ -35‰ (CFC-12) and ?(13)C ~ -15‰ (CFC-11) were observed for LFG in comparison to characteristic solvent source signatures, with the magnitude of the isotopic effect for CFC-11 apparently similar to the kinetic isotope effect for (abiotic) ZVI degradation.

Carbon dioxide efflux in a rhodic hapludox as affected by tillage systems in southern Brazil

Os solos agrícolas podem atuar como dreno ou fonte de C atmosférico, dependendo do sistema de manejo adotado. Este estudo foi desenvolvido em experimento de longa duração (22 anos), durante o período de 30 dias do outono, com o objetivo de avaliar o impacto de sistemas de preparo de solo (preparo convencional-PC e plantio direto-PD) nas emissões de C-CO2 de um Latossolo Vermelho distrófico, em Cruz Alta, RS. As emissões de C-CO2 do solo foram avaliadas com câmaras dinâmica (Flux Chamber 6400-09, Licor) e estática (com captação em solução alcalina), imediatamente após a colheita da soja. A temperatura e a umidade do solo foram registradas, concomitantemente com as emissões de C-CO2, por meio de sensor de temperatura e TDR manual, respectivamente, integrantes do Licor-6400. Estimou-se que, em 30 dias, uma quantidade equivalente a menos de 30 % do C aportado pelos resíduos de soja foi emitida na forma de C-CO2. As emissões de C-CO2 no solo em PD foram similares às emissões do solo em PC, independentemente do tipo de câmara utilizada. Diferenças entre sistemas de preparo quanto à emissão de C-CO2, avaliadas com a câmara dinâmica, foram verificadas somente a curto prazo (leituras diárias), com o PD apresentando maiores emissões do que o PC no início do período experimental e menores no final. A câmara dinâmica foi mais eficiente do que a estática em captar as alterações das emissões de C-CO2 em função da variação da temperatura e a porosidade preenchida por água (PPA) no solo em PD, as quais explicaram 83 e 62 % das emissões de C-CO2, respectivamente. O fator Q10, que avalia a sensibilidade da emissão de C-CO2 à temperatura do solo, foi estimado em 3,93, indicando alta sensibilidade da atividade microbiana à temperatura do solo durante o outono. As emissões de C-CO2 registradas no solo em PD com a câmara estática foram correlacionadas às da câmara dinâmica, porém com valores subestimados em relação àquela notadamente nos maiores valores de fluxo. em condições de baixa temperatura e PPA, o preparo de solo induziu limitado incremento de emissão de C-CO2.

The primary sources of carbon loss during the crop-establishment period in a subtropical Oxisol under contrasting tillage systems

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Spatial heterogeneity and lake morphology affect diffusive greenhouse gas emission estimates of lakes

Most estimates of diffusive flux (F) of methane (CH4) and carbon dioxide (CO2) from lakes are based on single-point flux chamber measurements or on piston velocity (k) modeled from wind speed and single-point measurements of surface water gas concentrations (C-aq). We analyzed spatial variability of F of CH4 and CO2, as well as C-aq and k in 22 European lakes during late summer. F and k were higher in the lake centers, leading to considerable bias when extrapolating single-point chamber measurements to whole-lake estimates. The ratio of our empirical k estimates to wind speed-modeled k was related to lake size and shape, suggesting a lake morphology effect on the relationship between wind speed and k. This indicates that the error inherent to established wind speed models can be reduced by determining k and C-aq at multiple sites on lakes to calibrate wind speed-modeled k to the local system.

Benthic oxygen flixes on the Washington shelf and slope

Benthic oxygen fluxes calculated from in situ microelectrode profiles arc compared with benthic flux chamber O2 uptake measurements on a transect of eight stations across the continental shelf and three stations on the slope of Washington State. Station depths ranged from 40 to 630 m and bottom-water oxygen concentrations were 127-38 µM. The fluxes measured by the two methods were similar on the slope, but on the shelf, the chamber flux exceeded the microelectrode flux by as much as a factor of 3-4. We attribute this difference to pore-water irrigation, a process which apparently accounts for the oxidation of a significant amount of organic C in the continental shelf sediments. Combining our diffusive flux data with other data demonstrates clearly that the bottomwater oxygen concentration must play some significant role in determining the sedimentary oxygen consumption rate. Numerical simulation of the microelectrode 0, profiles suggests that roughly half the diffusive 0, flux must be consumed within - 1 mm of the sediment surface. If this conclusion is correct, then the magnitude of the diffusive flux depends both on the bottom-water oxygen concentration and on the supply rate of labile C to the sediment surf'ace.