Laboratóriumi és terepi fotoakusztikus mérések
Ajtai Tibor
Szegedi Tudományegyetem Optikai és Kvantumelektronikai Tanszék
TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV-2012-0047
Sugárzási egyensúly Forrásazonosítás
Egészségügyi hatás
If research investment were to be scaled by climate impact, these figures would suggest that resources at the level of about one-third of those now devoted to carboncycle research should go into black carbon studies — a staggering thought! Meinrat O. Andreae. The dark side of aerosols. Nature. Vol 409, 2001
TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV-2012-0047
Fotoakusztikus spektroszkópia Különbségi módszer Microphone
Lézernyaláb
Laser light
Transzmisszió Szórás
Sample in
Sample out
Filteres transzmisszió mérés Lézernyaláb
Transzmisszió Szórás
Szórásérzéketlen méréstechnika Összetétel-független kalibráció Nagy érzékenység Gyors válaszidő
Only one instrument, the photoacoustic spectrometer, directly measures the light absorption of particles suspended in the atmosphere, but it has not yet been widely used Meinrat O. Andreae. The dark side of aerosols. Nature. Vol 409, 2001
TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV-2012-0047
Légköri korom aeroszolok abszorpciója Fekete korom (BC)
Barna korom (BrC)
σ(550nm)~10 m2/g AAE~1 Bonyolult szerkezet Jól ismert sajátosságok
σ(550nm) ~ 0 σ(250nm)~3-7 m2/g AAE (λ) Szerkezet?
Ulrich Pöschl, 2003 Új megközelítés: látszólagos BrC (kaméleon aeroszol) !!
TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV-2012-0047
Abszorpciós Angström exponens (AAE)
ln( (1 )) ln( (2 )) AAE (1 , 2 ) ln(1 ) ln(2 )
A klímareleváns optikai ablakban jó közelítéssel állandó (~1) szervetlen korom esetén. Szerves korom esetén függ a hullámhossztól. Az egyes hullámhossztartományokra meghatározott értékek, illetve ezek egymáshoz való viszonya jellemző lehet a kémiai összetétere.
TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV-2012-0047
Saját fejlesztésű fotoakusztikus korommérő, mobil mérőplatform
Hullámhossz független, gázfázisú kalibráció Széles hullámhossztartomány (266nm-1064nm) Az AAE hullámhosszfüggés meghatározásának lehetősége Szelektivitás (A jelenleg elérhető legszelektívebb in-situ mérőműszer) Érzékenység ˙(100 ng/m3, EBC)
TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV-2012-0047
Mini-Cast korom aeroszol hullámhosszfüggésének meghatározása 10
mini-CAST korom C/O 0,29 PAS DM
1
0,1 200
Angström együttható: 1.24 ± 0.08
400
600
800 1000
Szerves, szervetlen-korom, ásványi por Abszorpciós spektrumának meghatározása
Optikai abszorpció [cm-1]
A DM módszer 550nm-es hullámhosszára normált normált optikai abszorpció
Kalibráció és tesztmérések mini-Cast korom Palas GFG 1000 korom Szahara homok
1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4
Az AE31 legrövidebb működési hullámhossza
200
Hullámhossz [nm]
TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV-2012-0047
400
600
800
Hullámhossz [nm]
1000
-1
Normált optikai abszorpció [Mm ]
Lézergenerált korom aeroszolok vizsgálata 30 25 20
Grafit (AAE=1.05) Cseh barnaszén (AAE=1.37) Orosz feketeszén (AAE=1.23) Faszén (AAE=1.15)
15 10
5 PASS-3 7λ-Aethalometer
400
600
Hullámhossz [nm]
TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV-2012-0047
800
1000
ln( (1 )) ln( (2 )) ln(1 ) ln(2 ) Ångström exponens
Grafit
Cseh barna szén
Orosz fekete szén
Faszén
1064355nm
1,15±0,01
1,37±0,03
1,23±0,04
1,05±0,0 9
355-266nm
1,15±0,01
1,66
2,05
2,05
-1
AAE (1 , 2 )
Normált optikai abszorpció [Mm ]
Az abszorpció hullámhosszfüggése, mint a kémiai összetételének indikátora 30 25
Grafit Cseh barnaszén Orosz feketeszén Faszén
20 15 10
5
400
600
Hullámhossz [nm]
TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV-2012-0047
800
1000
HULIS (Humic-Like Substancies) aeroszol 2
Mass absorption coefficient (m /g)
10
1
0,1
0,01
1E-3 250
4-PAS Hoffer et al, daytime Amazomian sample Hoffer et al, nighttime Amazonian sample Dinar et al, CRD 500
Wavelength (nm)
TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV-2012-0047
750
1000
Szálló por ásványi összetevőinek abszorpciós spektruma
TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV-2012-0047
Illit
Kaolinit
Montmorillonit
Sűrűség[g/m3]
2.8
2.6
2-2.7
Effektív sűrűség [g/m3]
3.2
2.6
1.7
Tömegkoncentráció [mg/m3]
2.7
16.8
4.68
266 nm
4×10-2±6.9×10-3
6.3×10-2±1.2×10-2
6.8×10-2±1.2×10-2
355 nm
7.4×103±6.7×10-4
1.2×10-2±2.4×10-3
3.3×10-2±5.6×10-3
532 nm
2×10-3±1.8×10-4
1.1×10-3±2.1×10-4
3×10-3±5.1×10-4
1064 nm
9.6×10-4±6.9×10-5
9.5×10-4±1.9×10-4
1.3×10-4±2.1×10-4
Fajlagos abszorpciós koefficiens [m2/g]
c
TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV-2012-0047
Rutile
Quartz
Calcite
4.23
2.65
2.1-2.6
Effective mass density[g/m3]
4
2.65
2.5
Mass concentration [mg/m3]
27.5
16.1
25.5
266 nm
2.6×10-1±4.6×10-2
4×10-2±7.2×10-3
2.1×10-2±3.9×10-3
355 nm
5.1×10-1±9.3×10-2
2.3×10-2±4.1×10-3
1.5×10-2±2.7×10-3
532 nm
1.6×10-3±2.8×10-3
9.1×10-3±1.6×10-3
2.2×10-3±4×10-4
1064 nm
1.1×10-3±1.9×10-3
8.2×10-3±1.5×10-3
1.5×10-3±2.7×10-4
Mass density[g/m3]
Mass specific absorption coefficient [m2/g]
TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV-2012-0047
Abszorpció mérés
Tömegkoncentráció -mérés
Méreteloszlásmérés
-4λ-PAS -7λ-Aethalometer (AE31)
-TEOM (Rupprecht and Patashnick Co. Inc., Series 1400a )
-Optical counter Grimm 1.109 -SMPS+C Grimm Aerosol Technique
TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV-2012-0047
Devecser Szeged
Budapest
TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV-2012-0047
Belváros Budapest
Zöldövezet Kertváros
TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV-2012-0047
AAE532-1064/AAE532-355, mint forrásindikátor (terepi mérések ) Elemösszetétel-Abszorpció
TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV-2012-0047
További célkitűzések
Labormérések Dízel korom abszorpciós spektrumának meghatározása Szelektív fekete korom tömegkoncentráció mérése Ablációs elven működő koromgenerátor fejlesztése és tesztelése Ipari és háztartási szenek spektrálátviteli függvényének meghatározása HULIS aeroszolok vizsgálata Biomassza mérőállomás tervezése és tesztelése. Biomassza aeroszolok vizsgálata. Savkatalizált másodlagos légköri folyamatok, víztartalom, illékonykomponensek az aeroszol abszorpciós spektrumára gyakorolt hatásának vizsgálata Terepi mérések Terepi mérések végzése. Szezonális és napszakos folyamatok abszorpciós spektrumra gyakorolt hatásának vizsgálata. Légköri aeroszolok kémiai összetétele és abszorpciós válasza közötti összefüggések vizsgálata Valós idejű forrásazonosító eljárások kidolgozása és tesztelése Az abszorpciós spektrum és az élettani hatások közötti lehetséges összefüggések vizsgálata
TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV-2012-0047
Köszönöm a figyelmet !
[email protected]
TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV-2012-0047
