Szczepańska Adrianna
Zakład Chemii Fizycznej i Radiochemii
Pracownia Radiochemii i Chemii Atmosfery
Analiza nielotnych związków organicznych powstałych w wyniku chemicznego starzenia wtórnego aerozolu organicznego w fazie ciekłej
Adrianna Szczepańska
Promotor: prof. dr hab. Tomasz Gierczak
Opiekun: dr Bartłomiej Witkowski
Aerozol atmosferyczny jest zawiesiną cząstek stałych, ciekłych lub stałych i ciekłych rozproszoną w powietrzu. Mianem pyłu zawieszonego określa się fazę rozproszoną aerozolu. Głównymi składnikami aerozoli są: pył mineralny, sól morska, materiał węglowy, aerozol biologiczny, wtórne aerozole organiczne, wtórne aerozole nieorganiczne, pierwiastki śladowe. Aerozole znacząco wpływają na klimat oraz mają niekorzystny wpływ na ludzkie zdrowie.
Wtórne aerozole organiczne (ang. secondary organic aerosols, SOAs) powstają głównie z biogennych lotnych związków organicznych (ang. biogenic volatile organic compounds, BVOCs), tj.: izoprenu oraz monoterpenów i seskwiterpenów. Proces degradacji prekursorów wtórnych aerozoli organicznych mogą zapoczątkować ich reakcje z ozonem (O3), rodnikami hydroksylowymi (OH), rodnikami azotanowymi (NO3) lub fotoliza. Utlenianie BVOCs w fazie gazowej prowadzi do powstania produktów zawierających tlenowe grupy funkcyjne. SOAs tworzą się w procesie przejścia z fazy gazowej do fazy skondensowanej częściowo utlenionych BVOCs. W fazie skondensowanej SOAs mogą podlegać dalszej degradacji, nazywanej „starzeniem” się aerozolu, powstałe w ten sposób związki chemiczne nie zostały jeszcze dostatecznie scharakteryzowane.
Celem pracy było oznaczenie ilości związków organicznych powstałych w wyniku chemicznego starzenia wtórnego aerozolu organicznego w fazie ciekłej inicjowanego przez rodnik OH. W pierwszym etapie pracy optymalizowano proces ekstrakcji do fazy stałej (ang. solid phase extraction, SPE) 52 związków modelowych obejmujących takie grupy związków jak: cukry, kwasy uronowe, alkohole, związki karbonylowe, estry oraz kwasy karboksylowe. Analizy ekstrakcji wzorców wykonano z pomocą: GC-FID, GC/MS, LC/MS. W drugim etapie badań przeprowadzono w reaktorze przepływowym ozonolizę α-pinenu; monoterpenu najobficiej występującego w atmosferze. Produkty ozonolizy zostały zebrane na filtr i wyekstrahowane wodą. Rozwór SOA został następnie poddany reakcji z rodnikiem OH w reaktorze fotochemicznym. Mieszaninę poreakcyjną poddano SPE połączonej z analizą całkowitego węgla organicznego (ang. total organic carbon, TOC). W ten sposób wyznaczono ilość silnie utlenionych produktów powstałych w procesie starzenia z rodnikiem OH.
Literatura:
[1] Juda-Rezler K., Toczko B., Pyły drobne w atmosferze, Inspekcja Ochrony Środowiska, Warszawa, 2016.
[2] Sindelarova K., Granier C., Bouarar I., Guenther A., Tilmes S., Stavrakou T., Müller J. F., Kuhn U., Stefani P., Knorr W., Global data set of biogenic VOC emissions calculated by the MEGAN model over the last 30 years, Atmos. Chem. Phys., 14, 9317–9341, 2014.