Design and evaluation of an experimental setup for human exposure studies of emissions   from biomass combustion.

Abstract

Ledande europeiska och amerikanska forskare har slagit fast att partiklar i emissioner från vedeldning ("vedrök") och utsläpp vid småskalig biobränsleeldning generellt sett måste anses som skadligt för hälsan vid exponering, även i de låga halter som normalt förekommer i utomhusluften. Vad som dock saknas är kunskap kring hur denna "farlighet" förändras, och kan påverkas, då modern teknik används samt hur olika biobränslen förhåller sig i detta sammanhang. Skälet till att det är så viktigt med forskning inom området är eftersom det är beslutat i Europeiska Unionen att 2020 skall 20% av medlemsnationernas energibehov komma från förnyelsebara bränslen. Redan nu är det känt att stora delar av PM2,5 kommer från biomassaförbränning, främst småskalig sådan, och därav behövs forskning om vilka tekniker som har minst negativa effekter så att rätt teknik väljs när EU målet uppnås. Ett bra sätt att undersöka dessa frågeställningar är genom s.k. humanexponeringar där människor på ett kontrollerat vis exponeras för olika typer luftburna föroreningar, t ex vedrök och dieselavgaser. Syftet med detta examensarbete var därför att konstruera, utvärdera och undersöka olika delar och frågeställningar kopplat till ett sådant humanexponeringssystem vid ETPC, Umeå universitet. Under de tester som genomfördes i slutet av arbetet så visade det sig att systemet fungerar som det ska och att det går med lite erfarenhet av systemet att genomföra repeterbara försök i laborationsuppställningen i sin helhet. De problem som stöttes på var bland annat utspädningen av rökgaserna men till slut så hittades SEC100 som klarade de krav som ställs och med regelbundet underhåll så finns det inget som talar för att det kommer uppstå några problem med framtida exponeringar när denna används under samma förhållanden som under detta arbete. Ett annat problem var Omblandningen i kammaren som inte är perfekt, det var en viss skillnad i koncentration i de olika hörnen av kammaren, men utifrån de förutsättningar som fanns uppfylls de krav som ställts och systemet i sin helhet har under upprepade exponeringar visat sin duglighet.Leading European and U.S. researchers have concluded that fine particles in emissions from burning wood ("wood smoke") and emissions from small-scale biomass burning in general must be regarded as harmful to health, even in the low concentrations normally found in outdoor air. However, what is lacking is knowledge about how this health risk is changing, and may be affected, when modern technology is used and how different biofuels relate in this context. The reason it is so important to do research in the area is because it is decided in the European Union that in 2020, 20% of the member nations energy needs will come from renewable fuels. It is already known that large parts of PM2,5 derives from biomass combustion (mainly small scale) and hence the need for research on what technologies that have the least negative effects so that the correct technology is chosen on the way to the goal. An important method to explore these issues is through controlled human exposures where different kinds of air pollution components can be used, e g wood smoke and diesel exhaust. The objective with this master thesis was therefore to construct, evaluate and elucidate different component is such an exposure set-up at ETPC, Umeå university.es. The control system has been tested and evaluated over several exposures and have fulfilled all the requirements set at the beginning of the work. During the tests conducted at the end of the work it turned out that the system is working properly and that it is possible with a little experience of the system to conduct repeatable experiments in the setup in its entirety. One of the problems encountered was the dilution of flue gases but when the ejector SEC100 was found it passed the requirements and with regular maintenance, there are no indications that there will be any problems with future exposures when used under the same conditions as during this work. Mixing in the chamber is not perfect but on the conditions that existed it met the requirements set and the system as a whole has during repeated exposures shown that it also fulfills all the requirements set at the beginning