Wroniewicz Malwina
Zakład Chemii Fizycznej i Radiochemii
Pracownia Radiochemii i Chemii Atmosfery
Analiza mechanizmu ozonolizy kwasów limononowego oraz β-kariofilenowego
Malwina Wroniewicz
Promotor: prof. dr hab. Tomasz Gierczak
Opiekun: dr Bartłomiej Witkowski
Aerozole atmosferyczne wpływają znacznie na klimat Ziemi oraz zdrowie człowieka. Aerozole są to stałe lub ciekłe cząstki o rozmiarach w zakresie od 0,001 µm do 10 µm zawieszone w powietrzu powstające w procesie emisji pierwotnej lub jako aerozol wtórny – w wyniku reakcji chemicznych zachodzących w atmosferze. [1] [2] [3] Wtórne aerozole organiczne (ang. Secondary Organic Aerosols – SOAs) powstają przez utlenianie lotnych związków organicznych (ang. Volatile Organic Compounds – VOCs). Najbardziej rozpowszechnionymi VOCs w atmosferze są izopren (412-601 TgC/rok) i terpeny (33-117 TgC/rok) przez co są one ważnymi prekursorami SOA. [4] Reakcje prowadzące do powstawania SOA mogą zachodzić w atmosferze nie tylko w fazie gazowej, ale także w wodzie atmosferycznej tj. krople deszczu lub mgła. [5] Jednakże, reakcje, w których SOA tworzy się w fazie ciekłej nie są obecnie dobrze poznane.
Z tego powodu w mojej pracy magisterskiej zajęłam się analizą mechanizmu reakcji nienasyconych kwasów terpenowych z ozonem w wodzie. Za pomocą spektrofotometrii UV-VIS oraz chromatografii cieczowej sprzężonej z tandemową spektrometrią mas z jonizacją poprzez elektrorozpylanie (LC-ESI-MS/MS) wyznaczone zostały wydajności molowe produktów badanych reakcji (R1 oraz R2).
Produktami R1 oraz R2 są nadtlenki, formaldehyd oraz utlenione pochodne kwasów terpenowych. Do ilościowej analizy H2O2 oraz HCOH wykorzystana została spektrofotometria UV-VIS, zaś do ilościowej analizy kwasów karboksylowych powstałych w wyniku ozonolizy LA oraz BCA wykorzystano LC-ESI-MS/MS. Wyznaczone wydajności molowe dla produktów utleniania kwasu limononowego były następujące: kwas keto-limononowy (30 ± 5), nadtlenki (29 ± 5) oraz formaldehyd (105 ± 8). Natomiast, wydajności molowe dla produktów kwasu β-kariofilenowego wyniosły: kwas keto-β-kariofilenowy (40 ± 4), związki C14H22O5 (38 ± 5), nadtlenki (32 ± 5) oraz formaldehyd (100 ± 6). Na podstawie otrzymanych wyników zaproponowane zostały mechanizmy R1 oraz R2.
Literatura:
[1] Haywood J., Chapter 27 – Atmospheric aerosols and their role in climate change, 2016, 449-463.
[2] Shine K. P., Derwent R. G., Wuebbles D. J., Morcrette J. J., Chapter 2 – Radiative forcing of climate, 1990, 41-68.
[3] Zhang Ren-Jian, Ho Kin-Fai, Shen Zhen-Xing, The Role of Aerosol in Climate Change, the Environment and Human Health, Atmospheric and Oceanic Science Letters,2012, 5 (2) 156-161.
[4] Arneth A., Monson R. K., Schurgers G., Niinemets U., Palmer P. I., Why are estimates of global terrestrial isoprene emissions so similar (and why is this not so for monoterpenes)? Atmos. Chem. Phys., 2008, 8, 4605–4620.
[5] Chen H., Ge X., Ye Z., Aqueous-Phase Secondary Organic Aerosol Formation Via Reactions with Organic Triplet Excited States — a Short Review, Current Pollution Reports, 2018, 4 (1) 8-12.