A FINOM AEROSZOL TÖMEGMÉRLEGÉNEK MEGHATÁROZÁSA A RÉSZECSKÉK NAGYSÁGÁNAK FÜGGVÉNYÉBEN

Veszprémi Egyetem Föld- és Környezettudományi Tanszék DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS A FINOM AEROSZOL TÖMEGMÉRLEGÉNEK MEGHATÁROZÁSA A RÉSZECSKÉK NAGYSÁGÁNAK FÜGGVÉNYÉBEN Készítette: Temesi Dóra Környezettudomány Doktori Iskola LeveJ NpPLDDOpJN ULDHURV]ROIL]LNiMDpVNpPLiMDDOSURJUDP 7pPDYH]HW dr. Molnár Ágnes, WXGRPiQ\RVI PXQNDWiUV 7$/HYHJ NpPLD.XWDWyFVRSRUW Veszprém, 24.

A FINOM AEROSZOL TÖMEGMÉRLEGÉNEK MEGHATÁROZÁSA A RÉSZECSKÉK NAGYSÁGÁNAK FÜGGVÉNYÉBEN /HYHJ Értekezés doktori (PhD) fokozat elnyerése érdekében a Veszprémi Egyetem Környezettudomány Doktori Iskolájához tartozóan. Írta: Temesi Dóra Készült a Veszprémi Egyetem Környezettudomány Doktori Iskola, NpPLDDOpJN ULDHURV]ROIL]LNiMDpVNpPLiMDDOprogram keretében 7pPDYH]HW GUROQiUÈJQHV Elfogadásra javaslom (igen / nem) (aláírás) A jelölt a doktori szigorlaton... % -ot ért el, Veszprém,... a Szigorlati Bizottság elnöke Az értekezést bírálóként elfogadásra javaslom: Bíráló neve:...... igen /nem (aláírás) Bíráló neve:...... igen /nem (aláírás) A jelölt az értekezés nyilvános vitáján...% - ot ért el Veszprém,. a Bíráló Bizottság elnöke $GRNWRUL3K'RNOHYpOPLQ VtWpVH«Az EDT elnöke 3

KIVONAT A finom aeroszol tömegmérlegének részecskeméret szerinti meghatározása elengedhetetlen a részecskék légköri hatásainak értelmezéséhez, mivel az aeroszol légköri és környezeti hatásait a részecskék mérete, koncentrációja és kémiai összetétele HJ\ WWHVHQ KDWiUR]]D PHJ $ V]HU] PXQNiMD VRUiQ D] DHURV]RO VV]HWHY N méreteloszlásának felhasználásával, a részecskék víztartalmának meghatározásával és az 1,9 szerves anyag/összes szén tömegarány alkalmazásával felállította a finom aeroszol tömegmérlegét nyolc mérettartományban (,3-1,7 µm) napszak és évszak I JJYpQ\pEHQYLGpNLOHYHJ EHQUHJLRQiOLVKiWWpU $ NLVQ\RPiV~ LPSDNWRUUDO J\ Mtött aeroszol minták analízise zóna kapilláris elektroforézissel szervetlen alkotók meghatározása és EGA (Evolved Gas Analysis) módszerrel összes- és vízoldható széntartalom meghatározása történt. $ V]HU] WDQXOPiQ\R]WD D ILQRP DHURV]RO DONRWyN NRQcentrációjának szezonális és napszakos változását és az egyes mérettartományok közötti megoszlását. Megvizsgálta az alkotók koncentráció arányát a részecskeméret függvényében és WDQXOPiQ\R]WD D N O QE ] DONRWyN OHKHWVpJHV V]HUHSpW D] aeroszol közvetlen és közvetett éghajlatmódosító hatásának kialakításában. 4

ABSTRACT In this work the seasonal and diurnal variation in the size resolved chemical mass balance of tropospheric fine aerosol particles was studied. In the summer and winter of 2 and the spring and autumn of 21 sampling campaigns were performed at the Hungarian background air-pollution monitoring station at K-puszta. Sampling was carried out by an electrical low pressure impactor (ELPI) in daytime and nighttime. The aerosol samples were chemically analyzed by capillary zone electrophoresis and total organic carbon analyzer. The mass balance was calculated by using the size distribution of different chemical components, by taking into account the liquid water adsorbed by ammonium sulfate and by converting the mass of carbon to the mass of carbon compounds. The possible role of different chemical compounds in definig aerosol properties was also discussed. ZUSAMMENFASSUNG In dieser Arbeit wurde die jahreszeitliche und tägliche Variation des chemischen Massengleitgewichts der tropospherischen feinen Aerosole in verschiedener Teilchengrösse untersucht. Die Proben wurden im Sommer und im Winter 2 und im Frühling und Herbst 21 an der ungarischen Messstation für Hintergrundluftverschmutzung in K-Puszta gesammelt. Die Probenahme wurde mit einem elektrischen Niederdruckimpaktor (ELPI) Tag und Nacht ausgeführt. Die Aerosolproben wurden mit Zonenkapillarelectrophorese und mit gesamtorganischem Kohlenstoffanalysator (TOC) analysiert. Das Massengleichgewicht wurde aus der Teichengrössenverteilung der verschiedenen chemischen Komponenten berechnet unter Berücksichtigung der Wasseraufnahme des Ammoniumsulphats und des Gesamtgewichts der organischen Komponenten das vom gemessenen Kohlenstoffgesamtgewicht abgeleitet wurde. Die mögliche Rolle der verschiedenen chemischen Komponenten für die Bestimmung der Eigenschaften des Aerosols wurde auch diskutiert. 5

TARTALOMJEGYZÉK KIVONAT... 4 ABSTRACT... 5 ZUSAMMENFASSUNG... 5 TARTALOMJEGYZÉK... 6 1. BEVEZETÉS: A LÉGKÖRI AEROSZOL FIZIKAI ÉS KÉMIAI TULAJDONSÁGAI ÉS KÖRNYEZETI HATÁSAI... 7 $OpJN ULDHURV]ROIL]LNDLMHOOHP] L... 7 1.2. A légköri aeroszol kémiai összetétele... 1 1.3. A légköri aeroszol hatásai... 12 1.4. A légköri finom aeroszol tömegmérlege... 14 1.5. Jelen kutatás célja... 17 2. MÉRÉSI MÓDSZEREK: MINTAVÉTEL ÉS KÉMIAI ANALÍZIS... 18 2.1. Mintavétel... 18 2.2. Kémiai analízis... 22 3. EREDMÉNYEK ÉS AZ EREDMÉNYEK ÉRTÉKELÉSE... 26 3.1. A finom részecskék kémiai összetétele és tömegmérlege... 26 3.2. A légköri finom aeroszol alkotóinak méret szerinti eloszlása... 32 3.3. A légköri finom aeroszol tömegmérlegének méret szerinti eloszlása... 43 3.4. Kitekintés... 47 ÖSSZEFOGLALÁS... 51 ÚJ TUDOMÁNYOS EREDMÉNYEK... 54 IRODALOMJEGYZÉK... 56 MELLÉKLET... 64 KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS... 69 6

1. BEVEZETÉS: A LÉGKÖRI AEROSZOL FIZIKAI ÉS KÉMIAI TULAJDONSÁGAI ÉS KÖRNYEZETI HATÁSAI $OpJN ULDHURV]ROIL]LNDLMHOOHP] L A Föld légköre folyamatos változásokon ment keresztül bolygónk kialakulása óta. A változások napjainkban is tartanak. Az ember megjelenésével a természetes hatásokon túl antropogén hatások is felléptek, melyek napjainkban egyre nagyobb hangsúlyt kapnak a légkör és az éghajlat alakításában. Bolygónk légköre összetett rendszer, melyet gázok és különféle aeroszol részecskék keveréke alkot. Az aeroszol részecskék a légkör tömegének csupán egy milliárdnyi részét képviselik, a légkör állapotának szabályozásában mégis fontos szerepet töltenek be. Az aeroszol légköri folyamatokban betöltött kitüntetett szerepét már több, mint 12 éve felismerték (Aitken, 188), részletes tanulmányozása azonban csak közel ötven éve folyik. $ OpJN UL DHURV]RO HJ\ GLV]SHU] UHQGV]HU PHO\ OHYHJ E O pv D EHQQH ILQRPDQ eloszlatott szilárd és cseppfolyós részecskék együttes halmazából áll. Az aeroszol UpV]HFVNpNHW PpUHW N V]HULQW NpW MyO HON O Q O Fsoportba oszthatjuk: finom, illetve GXUYD WDUWRPiQ\UD $ ILQRP UpV]HFVNpN iwppu MH nem haladja meg az P-t, míg a GXUYD DHURV]RO UpV]HFVNpN HQQpO QDJ\REE PpUHW HN :KLWE\ $]DHURV]RO H NpW csoportja keletkezésük dinamikájában, összetételükben valamint a légköri IRO\DPDWRNEDQEHW OW WWV]HUHS NEHQLVMHOHQW VHQHOWpUQHN Az aeroszol részecskék természetes vagy antropogén forrásokból direkt HPLVV]LyYDO HOV GOHJHV DHURV]RO LOOHWYH OpJN UEHQ YpJEHPHQ Ji]Ii]LV~ UHDNFLyN termékeiként (másodlagos aeroszol) juthatnak a légkörbe (Seinfeld et al., 1998; pv]iurv$gxuyddhurv]roupv]hfvnpnhvhwpqd]hov GOHJHVUpV]HFVNHNpS] GpVD PHJKDWiUR]y D ILQRP DHURV]RO UpV]HFVNpN D]RQEDQ OHJJ\DNUDEEDQ J ] N NRQGHQ]iFLyMiYDONHOHWNH]QHN$J ] NVRNHVHWEHQ gázfázisú kémiai reakcióval jönnek létre. A finom aeroszol részecskék keletkezésének fontos lépése a kondenzáció, azaz a nukleáció, amelynek során,1-,1 µp QDJ\ViJ~ DHURV]RO UpV]HFVNpN NpS] GQHN Homogén nukleációkor a folyamatban csak a kondenzálódó J ] N YHV]QHN UpV]W PtJ KHWHURJpQQXNOHiFLyHVHWpQ DIRO\DPDW PiU PHJOpY DHURV]RO UpV]HFVNpNHQ W UWpQLN$ QXNOHiFLyV PyGXVEDQ OpY DHURV]RO UpV]HFVNpN %URZQ PR]JiVXN N YHWNH]WpEHQ D 7

légkörben egymással egyesülnek, koagulálnak, melynek során nagyobb részecskék (,1-1 µm) keletkeznek (akkumulációs módus). A koaguláció az aeroszol részecskék méretének szabályozásán túl befolyásolja a UpV]HFVNpN NpPLDL VV]HWpWHOpW LV. O QE ] VV]HWpWHO UpV]HFVNpN NRDJXOiFLyMD EHOV OHJNHYHUWDHURV]ROUpV]HFVNpNHWHUHGPényez. Ekkor egy részecskén belül többféle DONRWy WDOiOKDWy. OV OHJ NHYHUW DHURV]RO HVHWpEHQ D N O QE ] UpV]HFVNpN VV]HWpWHOH N O QE ] GHD]HJ\HVUpV]HFVNpNFVDNHJ\IpOHDONRWyWWDUWDOPD]QDN-DHQLFNHD A durva részecskék a felszín aprózódásával (óceáni- LOOHWYH WDODMHUHGHW DHURV]RO NHOHWNH]QHN PiVIpOH NpS] GpVL PHFKDQL]PXVXN PLDWW VV]HWpWHO N D ILQRP UpV]HFVNpNpW O OpQ\HJHVHQ HOWpU tj D GXUYD UpV]HFVNpN iowdoiedq WHUPpV]HWHV HUHGHW HN D ILQRP UpV]HFVNpN HOV VRUEDQ D] HPEHUL WHYpNHQ\Vpg nyomán kerülnek a OHYHJ EH$]pJpVLIRO\DPDWRNIRVV]LOLV W ]HO DQ\DJpVELRPDVV]DpJHWpVVRUiQILQRP pvgxuyddhurv]rohj\duiqwnps] GKHW2QGRYHWDO A légkörben az aeroszol részecskék tartózkodási ideje méretük függvénye (Jaenicke, 1978b). $ UpV]HFVNpN OHSHGpVL VHEHVVpJpE O N YHWNH] HQ WHUPpV]HWHV körülmények között a légkörben található aeroszol részecskék maximálisan mintegy 1 µpiwppu M HNtJDNRDJXOiFLyMHOHQW VPpUWpNEHQFV NNHQWLD P-nél kisebb részecskék számát, az 1 µm-nél nagyobb részecskéket az intenzív gravitációs ülepedés WiYROtWMDHO DOpJN UE OD[LPiOLV WURSRV]IHULNXVWDUWy]NRGiVL LG YHOD]DNNXPXOiFLyV részecskék (,1-1, µm) rendelkeznek. Míg a nanorészecskék és a 1 µm-nél nagyobb részecskék csupán másodperceket töltenek a troposzférában, addig az akkumulációs tartományban található részecskék akár 1 napig is a troposzférában maradnak. Ezen UpV]HFVNpNHOV VRUEDQQHGYHV OHSHGpVVHOWiYR]QDNDOpJN UE O-HQVHQHWDO Az aeroszol részecskék nagyság szerinti eloszlását a fent vázolt keletkesési- és dinamikus folyamatok alakítják. Whitby (1978) által végzett légköri vizsgálatok alapján az aeroszol részecskék nagyság szerinti eloszlása három logaritmikus-normál HORV]OiVEyO WHY GLN VV]H ieud $ QXNOHiFLyV HORV]OiVW D QXNOHiFLyYDO NHOHWNH],1-,1 µp PpUHW UpV]HFVNpN KR]]iN OpWUH $ QXNHiFLyV WDUWRPiQ\ UpV]HFVNpLQHN koagulációja során,1-1, µm nagyságú részecskék keletkeznek, létrehozva az ún. akkumulációs tartományt. Az akkumulációs tartományban a részecskék nagyságát a IHO OHW N Q EHN YHWNH] J ]NRQGHQ]iFLy WRYiEE Q YHOL $ QXNOHiFLyVpVDNNXPXOiFLyV eloszlást alkotó részecskéket együttesen finom aeroszol részecskéknek nevezzük. A 8

szárazföld és/vagy óceán felszínének aprózódásával keletkezett 1 µm-nél nagyobb részecskék alkotják a durva tartományt. 1.ábra: A légköri aeroszol részecskék számának nagyság szerinti eloszlása (Whitby, 1978) Az aeroszol részecskék térfogatának illetve tömegének méreteloszlása kétmódusú, az akkumulációs részecskék PHOOHWWDGXUYDUpV]HFVNpNLVMHOHQW VVpYiOQDN ieud$qxnohiflyvupv]hfvnpnqdj\v]ipxnhoohqpuhhokdq\djrokdwyw PHJ HN 2.ábra: A légköri aeroszol részecskék térfogatának (tömegének) nagyság szerinti eloszlása (Whitby, 1978) 9

1.2. A légköri aeroszol kémiai összetétele Az aeroszol fizikai és kémiai tulajdonságait az aeroszol részecskék forrásainak PLO\HQVpJH pv LQWHQ]LWiVD D OHYHJ EHQ YpJEHPHQ NpPLDL iwdodnxoivrn pv D PHWHRUROyJLDL WpQ\H] N HJ\ WWHVHQ EHIRO\iVROMiN $] DHURV]RO V]HUYHWOHQ pv V]Hrves alkotókból épül fel, melyek egyaránt lehetnek hidrofil és hidrofób tulajdonságúak. A GXUYDUpV]HFVNpNOHJMHOHQW VHEEDONRWyMDD]yFHiQRNIHOHWWHOV VRUEDQD QiWULXP-klorid, a szárazföldek felett a földkérget alkotó alumínium, szilícium, vas, kálcium, nátrium és titán (Mészáros, 1999). $] DHURV]RO OpJN UL KDWiVD HOV VRUEDQ D ILQRP UpV]HFVNpNQHN N V] QKHW H]pUW NpPLDL VV]HWpWHO N WDQXOPiQ\R]iVD D OHYHJ NpPLD IRQWRV WHU OHWH 6]iUD]I OGL környezetben a finom aeroszol legfontosabb alkotóelemei a szulfát-, nitrát- és DPPyQLXPLRQ LOOHWYH D V]pQWDUWDOP~ HOV VRUEDQ V]HUYHV YHJ\ OHWHN $ Yt]ROGKDWy aeroszol részecskék kitüntetett szerepet töltenek be a légköri folyamatok V]DEiO\R]iViEDQ PLYHO MHOHQW V KLJURV]NRSLFLWiVXN PLDWW EHIRO\iVROKDWMiN D OHYHJ optikai tulajdonságait, befolyásolván a látótávolságot és a Föld sugárzási mérlegét. A finom aeroszol legfontosabb vízoldható szervetlen alkotója a szulfát, mely gáz-upv]hfvnh iwdodnxoivvdo D OHYHJ EHQ Q\RPJi]RNEyO NpS] GLN 6]iUD]I OGL körülmények között a s]xoiiwlrqrnhov VRUEDQDQWURSRJpQHUHGHW NpQ-dioxidból, óceáni OHYHJ EHQYLV]RQWELRJpQHUHGHW GLPHWLO-V]XOILGEyONpS] GQHNIRWRNpPLDLR[LGiFLyYDO $ OpJN UL DHURV]ROEDQ WDOiOKDWy V]XOIiW UpV]HFVNpN HOV VRUEDQ DPPyQLiKR] amely HOV VRUEDQ V]HUYHV DQ\DJ ERPOiVD VRUiQ NpS] GLN kötötten, ammónium-szulfát IRUPiMiEDQIRUGXOQDNHO -XQJH $] DHURV]ROEDQ WDOiOKDWy PiVLN MHOHQW V VV]HWHY D QLWUiW PHO\ WHUPpV]HWHV pv antropogén forrásból származó nitrogén oxidok oxidációjának terméke. A szulfáthoz hasonlóan a finom aeroszolban túlnyomórészt ammónium-nitrát alakjában található, mely a gázfázisú ammónia és a gázfázisú salétromsav reakciójának terméke. Az ammónium-qlwuiw LOOpNRQ\ViJiQDN N V] QKHW HQ D QLWUiW NRQFHQWUiFLyMiEDQ pyv]dnrv ingadozás figyelhet PHJ Stelson et al., 1979). Télen a nitrát részecske fázisban, míg Q\iURQHOV VRUEDQJi]Ii]LVEDQIRUGXOHO $ ILQRP DHURV]RO W PHJpQHN MHOHQW V UpV]pW V]pQWDUWDOP~ YHJ\ OHWHN DONRWMiN melyek elemi szén (korom) és szerves szén formájában lehetnek jelen. Az elemi szén N ]YHWOHQ NLERFViWiVVDO iowdoiedq pjpvl IRO\DPDWRN VRUiQ NHU O D OHYHJ EH $ 1

WHUPpV]HWHV HUG W ]HNHQ NtY O D] HOHPL V]pQ DQWURSRJpQ IRUUiVEyO ELRPDVV]D- és IRVV]LOLV W ]HO DQ\DJRN pjhwpvpe O V]iUPD]LN $ OpJN UEHQ WDOiOKDWy HOHPL V]pQ abszrusflymiqdnn V] QKHW HQKR]]iMiUXODVXJiU]iViWYLWHOV]DEiO\R]iViKR] $ V]HUYHV V]pQ DV]XOIiWPHOOHWD] HJ\LN OHJMHOHQW VHEE OpJN UL DHURV]RODONRWy Teljes tömegének közel 8 %-a a finom aeroszolban található (Cachier et al., 1985). A finom aeroszol tömegének mintegy 1-5%-át képviselheti (Heintzenberg, 1989; Sloane et al., 1991). A szerves vegyületek HJ\DUiQW OHKHWQHN HOV GOHJHV a forrásokból N ]YHWOHQ ONLNHU O LOOHWYHDOpJN UEHQNpS] G PiVRGODJRVDHURV]RODONRWyHOHPHL A közvetlen források közül a biomassza- pv D IRVV]LOLV W ]HO DQ\DJ pjhwpv HPHOKHW NL PtJ D PiVRGODJRV UpV]HFVNpN WHUPpV]HWHV pv DQWURSRJpQ HUHGHW LOOpNRQ\ V]HUYHV vegyületek gáz-részecske átalakulásának termékei. A szerves vegyületeket újabban vízoldhatóságuk alapján csoportosítják (Krivácsy et al., 21a, Krivácsy et al., 21b). Zappoli és munkatársai (1999), illetve Decesari és munkatársai (21) által végzett mérések igazolták, hogy kontinentális környezetben a finom aeroszol szerves széntartalmának 38-75 %-a vízben oldható, ezért fontos szerepet tölthetnek be a feok NpS] GpVEHQ Anttila et al.,22) és a látótávolság csökkentésében (Mazurek et al., 1997, Day et al., 21). A szerves anyag összetételére vonatkozó ismereteink rendkívül hiányosak. Az egyedileg azonosított szerves vegyületek kevesebb, mint 15%-át teszik ki az aeroszol teljes szerves széntartalmának (Rogge et al., 1993). A szerves anyag összetétel LVPHUHWpQHN KLiQ\iEDQ NRQFHQWUiFLyMD D] VV]HV V]HUYHV V]pQ 72& PHQQ\LVpJpE O származtatható. A szerves anyag/toc tömegarányának pontos értéke azonban így is FVDN EHFV OKHW *UD\ pv PXQNDWiUVDL H]W D] puwpnhw pv N ]p EHFV OWpN Abban az esetben, ha a szerves vegyületek többsége telített és csak néhány oxigéntartalmú csoportot tartalmaz, az 1,2-HV W PHJDUiQ\ D PHJIHOHO $ Yt]ROGKDWy szerves vegyületek esetében azonban gyakori a többfunkciós oxigéntartalmú csoportok jelenléte (Saxena et al., 1996), ebben az esetben az 1,4-es tömegarány használata javasolt (Zappoli et al., 1999). Újabb olasz, magyar és német (Zappoli et al., 1999, Havers et al., 1 NXWDWiVRN NLPXWDWWiN KRJ\ D WHOMHV V]pQ MHOHQW V UpV]H KDVRQOy kémiai tulajdonsággal bír, mint a természetes humin- pv IXOYyVDYDN (]HQ KXPLQV]HU DQ\DJRN QDJ\ UpV]H D ILQRP PpUHWWDUWRPiQ\EDQ PXWDWKDWyN NL )HOWpWHOH]KHW KRJ\ D TOC lényeges részét vízoldható makromolekulák alkothatják, így a szerves anyag/toc tömegarány értéke lényegesen nagyobbnak adódhat. Kiss és munkatársai (22) igazolták Turpin és munkatársai (2) feltételezését, miszerint a szerves anyag/toc 11

tömegarány ilyen esetben körülbelül 1,9. Meg kell jegyeznünk, hogy ez a tömegarány QHP FVDN KXPLQV]HU DQ\DJRNUD DONDOPD]KDWy KDQHP SROiURV V]HUYHV DQ\DJRNUD LV mint például mono- és dikarbonsavak (Decesari et al., 2; Temesi et al., 2). 1.3. A légköri aeroszol hatásai A finom aeroszol részecskék fontos szhuhshw W OWHQHN EH D N O QE ] OpJN UL IRO\DPDWRN V]DEiO\R]iViEDQ IHOK - pv FVDSDGpNNpS] GpV VXJiU]iV V]yUiVD pv elnyelése), ezáltal befolyásolják bolygónk klímáját. Az aeroszol részecskék környezetre gyakorolt hatásait méretük, koncentrációjuk és kémiai összetételük határozza meg. Legfontosabb hatásuk optikai tulajdonságukkal függ össze. A részecskék szórják és elnyelik a látható napsugárzást, amely a fény intenzitásának gyengülésével jár. Ezáltal FV NNHQWLNDIHOV]tQWIHO OU OHOpU QDSVXJiU]iVWpJKDMOati hatások) és befolyásolják azt a távolságot, ameddig a légkörben ellátunk (látótávolság). Továbbá az aeroszol UpV]HFVNpN PLQW IHOK NRQGHQ]iFLyV PDJYDN PHJKDWiUR]]iN D IHOK N V]HUNH]HWpW H]HQ NHUHV]W ODFVDSDGpNNpS] GpVIRO\DPDWDLW Az aeroszol részecskék közvetlenül és közvetve is képesek az éghajlat módosítására. Az éghajlatváltozást az éghajlati kényszerrel jellemezzük, ami egységnyi OpJRV]ORSEDQD]HQHUJLDNpV]OHWN OV KDWiVN YHWNH]WpEHQYpJEHPHQ PHJYiOWR]iVD Az aeroszol közvetlen hatása a részecskék optikai tulajdonságának függvénye. $] DHURV]RO UpV]HFVNpN N OFV QKDWiVED OpSYH D 1DSEyO punh] U YLGKXOOiP~ sugárzással, azt szórják illetve elnyelik, ezáltal befolyásolják a Föld sugárzási mérlegét (Charlson et al., 1991). A sugárzás szórásának eredményeként sugárzásgyengülés következik be, ami negatív éghajlati kényszert eredményez. Ezzel ellentétben az DEV]RUSFLyUD NpSHV UpV]HFVNpN Q YHOLN D WURSRV]IpUD K PpUVpNOHWpW $ N ]YHWOHQ KDWiV PpUWpNpWDILQRPHOV VRUEDQD-1, µm-es részecskéken végehphq V]yUiVKDWiUR]]D meg (Jonas et al., 1995; Molnár et al., 21). A fényszórás ugyanis abban a PpUHWWDUWRPiQ\EDQ MHOHQW V LH-féle tartomány), ahol a részecskék mérete VV]HYHWKHW DVXJiU]iVKXOOiPKRVV]iYDO Az aeroszol részecskék mérete mellett az aeroszol összetétele is nagymértékben befolyásolja a részecskék kölcsönhatását a sugárzással (Ten Brink et al., 1997). A szulfát részecskék túlnyomórészt szórják, a szerves vegyületek szórják és abszorbeálják 12

a napsugárzást. A szerves vegyületek optikai tulajdrqvijdlneyo NLIRO\yODJ MHOHQW szerepet töltenek be az aeroszol közvetlen éghajlat módosító hatásának kialakításában (Mazurek et al., 1991, Penner, 1995). A korom részecskéknél leginkább elnyeléssel kell számolni (Rosen et al., 1978). Az aeroszol sugárzásfv NNHQW KDWiVD HOV VRUEDQ IHOK PHQWHV WHU OHWHQ érvényesül. A részecskék optikai hatásukat csak nappal képesek érvényesíteni és néhány napos tartózkodási idejük miatt csupán regionális mértékben. Az aeroszol részecskék közvetlen éghajlati kényszerének globális éves átlaga általában -,5 Wm -2 körül ingadozik (IPCC 1995). Szennyezett területek felett azonban az éghajlati kényszer lokális értéke elérheti akár az -5 W m -2 -t is (Charlson et al., 1991). Az aeroszol részecskék közvetett módon is képesek befolyásolni bolygónk V pjkdmodwiw $ UpV]HFVNpN NRQFHQWUiFLyMiQDN Q YHNHGpVH D IHOK NRQGHQ]iFLyV PDJYDN N YHWNH]pVNpSSHQ D IHOK FVHSSHN V]iPiQDN Q YHNHGpVpYHO MiU PHO\ Q YHOL D IHOK N albedóját (Twomey, 1977). A részecskék kondenzációs aktivitását méretük és kémiai összetételük befolyásolja (Hänel, 1976). Minél nagyobb a részecske mérete, illetve vízoldhatósága, annál kisebb túltelítettségre van szükség a kondenzációban aktívvá YiOiViKR] $ NRQGHQ]iFLyV PDJYDN pv D IHOK FVHSSHN V]iPiQDN VV]HKDVRQOtWiViEyO következik, hogy az aktív magvakat finom részecskék alkotják. Termodinamikai V]iPtWiVRNLJD]ROWiNKRJ\DILQRPUpV]HFVNpNMHOHQW VUpV]HYt]EHQROGyGyDQ\DJRNEyO áll. A vízoldható szervetlen részecskék mellett a szerves anyag vízoldható hányada is NpSHVIHOK NRQdenzációs magként viselkedni, ezáltal befolyásolva az aeroszol közvetett éghajlati kényszerét. Az aeroszol részecskék optikai tulajdonsága nem csak az éghajlatra van hatással, KDQHP MHOHQW VHQ EHIRO\iVROMD D OiWyWiYROViJRW LV 5pV]HFVNHPHQWHV OpJN UEHQ akár NP WiYROViJUD LV NpSHVHN OHQQpQN HOOiWQL (QQHN RND D OHYHJ FVHNpO\ IpQ\V]yUy tulajdonsága. A látótávolság az aeroszol kémiai összetételén túl ( Horvath, 1992) függ a UpV]HFVNpN PpUHWpW O pv V]iPiWyO $] DHURV]RO UpV]HFVNpN MHOHQW V KiQ\DGD Yt]ROdható, tj\ D OHYHJ QHGYHVVpJWDUWDOPiQDN Q YHNHGpVpYHO Q YHOLN PpUHW NHW (keresztmetszetüket), következésképpen fényszórási hatékonyságukat. $ IHQW HPOtWHWWHNE O LV NLW QLN KRJ\ D] DHURV]RO N O QE ] KDWiVDLQDN kialakításában minden esetben az aeroszol ugyanazon tulajdonságai vesznek részt. Éppúgy nélkülözhetetlen ismernünk a részecskék méreteloszlását és koncentrációját, mint a részecskék kémiai összetételét ahhoz, hogy helytálló becsléseket tehessünk az aeroszol okozta éghajlati kényszerre, illetve meghatározhassuk az aeroszol környezeti 13

KDWiViW OpJN UL IRO\DPDWRNEDQ pv N O QE ] HOHPHN ELRJHRNpPLDL N UIRUJiViEDQ betöltött szerepét. 1.4. A légköri finom aeroszol tömegmérlege $ILQRPDHURV]RODONRWyNN O QE ] OpJN ULIRO\DPDWRNEDQEHW OW WWV]HUHSpQHN PHJpUWpVpW MHOHQW V PpUWpNEHQ HO VHJtWL KD D ILQRP WDUWRPiQ\EDQ D N O QE ] NpPLDL VV]HWHY N NRQFHQWUiFLyMiW pv WHOMHV W PHJpW PHJKDWiUR]]XN pv IHOiOOtWMXN D tömegmérleget. Ilyen adatokat Heintzenberg 1989-es összefoglaló munkájában találhatunk, aki az 1986-ig rendelkezésre álló adatok alapján felállította városi és vidéki 1 finom aeroszol tömegmérlegét (1. táblázat). A városi aeroszol esetében az átlagos tömegmérleget európai, japán, kínai és amerikai városokban végezett 21 mérés alapján jellemezte. Az átlagos vidéki aeroszolra vonatkozó tömegmérleget pedig a NRQWLQHQVHNHQ YiURVWyO pv LSDUL IRUUiVWyO PHVV]H IHNY WHU OHWHNHQ N O QE ] KHO\V]tQJ\ MW WWILQRPDHURV]RO VV]HWpWHOHVHJtWVpJpYHOKDWiUR]WDPHJ Városi aeroszol Vidéki aeroszol Aeroszol teljes tömegkoncentrációja (µg m -3 ) 32 15 2- SO 4 28 37 - NO 3 6 4 + NH 4 8 11 Elemi szén 9 5 Szerves szén 31 24 Nem meghatározott 18 19 1. táblázat: Légköri finom aeroszol teljes tömegkoncentrációja és tömegszázalékos összetétele kontinentális környezetben Városi környezetben a finom aeroszol tömegkoncentrációja kétszerese volt a vidéki finom aeroszolénak. A kémiai összetétel azonban mindkét helyen közel azonos volt. Az össztömeg mintegy 2/3-át a szulfátion és a széntartalmú alkotók tették ki, míg a nitrátion csak 1/2-a volt a teljes tömegnek. Mindkét esetben a széntartalmú anyagnak 1 közvetlen forrásoktól távoli 14

átlagosan 8%-át szerves szén alkotta. Hasonló tömegmérleget állítottak fel Molnár és munkatársai (1999), amikor közép-európai kontinentális vidéki finom aeroszolt (2,5 µm-nél kisebb részecskék) vizsgálták. A eredmények azt mutatták, hogy a magyarországi regionális aeroszol átlagos összetétele kis mértékben eltér a Heintzenberg által meghatározott átlagos YLGpNL DHURV]RO VV]HWpWHOpW O $ ILQRP DHURV]RO WHOMHV W PHJNRQFHQtrációja közel azonosnak adódott (21,1 µg m -3 $]DONRWyNNRQFHQWUiFLyMDD]RQEDQMHOHQW VHQHOWpUW$ szulfát- és nitrátion csupán 19% és 1%-ban járult hozzá az aeroszol teljes tömegéhez. Ezzel szemben a szerves szén mennyisége kétszerese volt a Heintzenberg által meghatározottnak. A szulfátion és a széntartalmú vegyületek együttesen az aeroszol N ]HO UpV]pW DONRWWiN $ V]HUYHV V]pQ NRQFHQWUiFLyMiEyO iwyiowivl WpQ\H] alkalmazásával határozták meg a szerves anyag mennyiségét, ami a finom aeroszol 5%-át tette ki. A elemi széntartalom csekély volt (2%). A teljes tömeg 19%-át nem azonosították. =DSSROLpVPXQNDWiUVDL(XUySDN O QE ] SRQWMDLQJ\ MW WWOpJN ULILQRP aeroszol (1,5 µm-nél kisebb részecskék) tömegmérlegét határozták meg. Munkájukban a szerves vegyületeket vízoldhatóságuk alapján csoportosították, ezáltal részletesebb W PHJPpUOHJHWNDSWDNiEUD. O QE ] V]HQQ\H]HWWVpJLV]LQW OHYHJ E OYHWWILQRP aeroszol minták szennyezett vidéki (Pó-völgy, Olaszország), vidéki (K-puszta, Magyarország) és kontinentális háttér (Aspvreten, Svédország) aeroszol jellemzésére DGWDN OHKHW VpJHW $ V]HQQ\H]HWWHEE WHU OHWHNU O D NHYpVEp V]HQQ\H]HWW WpUVpJHN IHOp haladva a finom aeroszol tömegkoncentrációja fokozatosan csökken. Míg a Pó Y OJ\pEHQ J\ MW tt finom aeroszol tömegkoncentrációja 38 µg m -3, a magyarországi vidéki környezetben 24 µg m -3 volt, addig a svédországi kontinentális háttéraeroszol tömegkoncentrációja csupán 5,9 µg m -3 volt. Mindhárom esetben a finom aeroszol vízoldható (szerves és szervetlen) hányada MHOHQW V YROW-$NRUiEELHUHGPpQ\HNKH]KDVRQOyDQDI V]HUYHWOHQYt]ROGKDWy alkotó a szulfát-, a nitrát- és az ammóniumion volt, melyek szennyezett vidéki illetve vidéki környezetben a vízoldható hányad 62% és 76%-át adták. Ezzel szemben háttér aeroszolban a vízoldható frakció csupán 1/3-át tették ki. Az aeroszol tömegének 21-43%-át szerves anyag képviselte, melynek koncentrációját az aeroszol vízoldható- és vízben nem oldódó szerves széntartalmából határozták meg 1,4 és 1,2 átváltávlwpq\h] DONDOPD]YD $ V]HUYHV DQ\DJ NRQFHQWUiFLyMD V]HQQ\H]HWW YLGpNL OHYHJ EHQ µg m -3, W 15

vidéki környezetben 5, µg m -3 és háttéraeroszolban 2,2 µg m -3 volt. Az antropogén KDWiVVDO V]RURV VV]HI JJpVEHQ OpY HOHPL V]pQ NRQFHQWUiFLyMD OpQ\HJHVHQ NLVHbb volt (közel tizede) a háttéraeroszolban, mint a szennyezett vidéki aeroszolban. 1% 8% 6% 4% 2% NA egyéb ionok ammónium szulfát nitrát WINSIC EC WINSOM WSOM % szennyezett vidék vidék háttér 3. ábra: Aeroszol alkotók megoszlása szennyezett vidéki, vidéki és kontinentális háttér aeroszolban, WSOM: vízben oldódó szerves anyag, WINSOM: vízben nem oldódó szerves anyag, EC: elemi szén, WINSIC: vízben nem oldódó szervetlen szén, NA: nem meghatározott hányad Az aeroszol széntartalmú vegyületeinek több, mint 75%-át szerves anyag alkotta, aminek több, mint fele vízben oldódott. Szennyezett vidéki illetve vidéki környezetben a vízoldható szerves anyag 2%-kal járult hozzá az összes vízoldható hányadhoz. Ezzel szemben a háttér aeroszolban ez az érték jóval nagyobbnak mutatkozott (5%). Hasonlóan Molnár és munkatársai által kapott eredményekhez, a finom aeroszol elemi széntartalma mindhárom környezetben csekélynek bizonyult (1-3%). 16

1.5. Jelen kutatás célja $ ILQRP DHURV]RO OpJN UL IRO\DPDWRNEDQ pv IHOK NpS] GpVEHQ EHW OW WW V]HUHSH HJ\ WWHVHQ I JJ D UpV]HFVNpN PpUHWpW O NRQFHQWUiFLyMiWyO pv NpPLDL VV]HWpWHOpW O $ finom aeroszol tömegmérlegének ismerete a részecskeméret függvényében ezért elengedhetetlen ezen folyamatok megértéséhez. A finom részecskék teljes tartományát tekintve ma már rendelkezünk néhány, a ) OGN O QE ] N UQ\H]HWpUHYRQDWNR]yLQIRUPiFLyYDO $]LURGDORPEDQD]RQEDQNHYpV munka található (Neusüß et al., 1999, Neusüss et al., 2, Molnár et al., 2), amelyben a fimon aeroszol tömegmérlegét jóval részletesebb méret szerinti felbontásban határozták meg. Kutatási munkánk célja a finom aeroszol tömegmérlegének meghatározása nyolc mérettartományban (,3-1,7 µp YLGpNL OHYHJ EHQ UHJLRQiOLV Káttér) K-pusztán, az Országos Meteorológiai Szolgálat Háttérlégszennyezettség-PpU és napszakosan. ÈOORPiViQpYV]DNRVDQ Eredményeink hozzájárulhatnak a közép-kelet-európai térség, ezen belül Magyarország fölötti légköri aeroszol éghajlati hatásainak megbecsléséhez, a látótávolság csökkenése okainak felméréséhez, illetve az ezek megszüntetéséhez szükséges környezetvédelmi intézkedések tudományos megalapozásához. 17

2. MÉRÉSI MÓDSZEREK: MINTAVÉTEL ÉS KÉMIAI ANALÍZIS 2.1. Mintavétel Disszertációmban részletesen elemzett aeroszol mintákat K-pusztán (46 58 É, 19 33 K), az Országos Meteorológiai Szolgálat Háttérlégszennyezettség-PpU ÈOORPiViQ J\ MW WW N $ PpU ioorpiv D] $OI OG Q WDOiOKDWy.HFVNHPpWW O NP-re pv]dnq\xjdwl %XGDSHVWW O NP-re délkeleti irányban. A térség átlagos tengerszint feletti magassága 1- P N ] WWL $ PpU ioorpiv HJ\ HUGHL WLV]WiVRQ N ]YHWOHQ V]HQQ\H] IRUUiVRNWyOWiYROKHO\H]NHGLNHODPHO\QHNN YHWNH]WpEHQD]DHURV]ROPLQWiN D]~QUHJLRQiOLVNRQWLQHQWiOLVKiWWpUOHYHJ MHOOHP]pVpUHDGQDNPyGRW A mintákat 2 nyarán és telén valaplqw WDYDV]iQ pv V]pQ J\ MW WW N (2. táblázat). Az aeroszol kémiai összetételének napszakos vizsgálata érdekében napi két PLQWiW YHWW QN D QDSSDOLDN D QDSNHOWpW O QDSQ\XJWiLJ PtJ D] pmv]dndldn QDSQ\XJWiWyO QDSNHOWpLJ WDUWy LG V]DNUD YRQDWNR]QDN $ OHYHJ W D IHOV]tQW O P PDJDVViJEDQ OpY PLQWDYpWHOL FV Y Q NHUHV]W O HJ\ IRNR]DWWDO UHQGHONH] NLVQ\RPiV~ LPSDNWRURQ szívtuk át (ELPI: Electrical Low Pressure Impactor, Dekati Ltd), 26,4 l min -1 áramlási VHEHVVpJJHO$]DOXPtQLXPIyOLiUDJ\ tároltuk. MW WW mintákat az elemzésig fagyasztószekrényben Évszak Mintavétel ideje Nappali minták Éjszakai minták száma száma Analízis Nyár 2. 7. 29. 2. 8. 14. 13 13 TC, IO, WSOC Tél 21. 1. 31. 21. 2. 3. 4 4 TC, IO, WSOC Tavasz 21. 4. 2. 21. 4. 6. 4 5 TC, IO, WSOC V] 21. 1. 23.- 21. 1. 27. 4 4 TC, IO, WSOC TC: összes szén, IO: szervetlen ionok, WSOC: vízoldható szén 2. táblázat: Mintavételi körülmények A mintavételkor alkalmazott impaktor amellett, hogy a,3-1,77 µm-es mérettartományban folyamatosan méri a részecskék számának nagyság szerinti HORV]OiViW OHKHW VpJHW DG DUUD KRJ\ D IRNR]DWRQNpQW VV]HJ\ OW DHURV]RO UpV]HFVNpN kémiai összetételét is meghatározzuk. Az egyes fokozatokhoz tartozó, aerodinamikai 18

iwppu UHYonatkozó ún. alsó vágási értékeket (az egyes fokozatokon felfogott legkisebb részecskék mérete) és geometriai átlag vágási értékeket (adott fokozathoz tartozó geometriai átlagméret) a 3. táblázatban foglaltuk össze. A részecskék aerodinamikai iwppu MH PHJDGMD DQQDN D] HJ\VpJQ\L V U VpJ J PE DODN~ UpV]HFVNpQHN D PpUHWpW DPHO\UHDOHYHJ EHQXJ\DQRO\DQN ]HJHOOHQiOOiVKDWPLQWDWpQ\OHJHVUpV]HFVNpUH fokozat Alsó vágási méret Geometriai (µm) átlagméret (µm) 1,3,4 2,6,8 3,11,14 4,18,22 5,27,34 6,42,53 7,68,84 8 1,5 1,34 9 1,7 2,1 1 2,6 3,3 11 4,2 5,41 12 6,97 8,66 13 1,77-3. táblázat: Az ELPI fokozatain felfogott legkisebb részecskék mérete és a fokozatokhoz tartozó geometriai átlagméretek Az impaktru(/3, P N GpVHD]DHURV]ROUpV]HFVNpNIHOW OWpVpQWHKHWHWOHQVpJL RV]WiO\R]iViQ pv HOHNWURPRV GHWHNWiOiViQ DODSXO ieud $ PLQWDYHY EH EHOpS DHURV]RO UpV]HFVNpN HO V] U HJ\SyOXV~ SR]LWtY HOHNWURPRV PH] Q PHU OHJHV LUiQ\EDQ áramlanak át, amelynek sruiq D] LPSDNWRUED OpSpV HO WW HOHNWURPRVDQ IHOW OW GQHN $] HOHNWURPRV PH] W HJ\ GLyGD WtSXV~ NRURQD W OW KR]]D OpWUH $ W OWpVL ]yqd XWiQ elektromos csapda helyezkedik el, amely eltávolítja az ionokat és a kb. 2 nm-nél kisebb töltött részecskéket. A részecskék ezután kerülnek a 13 fokozatú impaktorba, DPHO\ DHURGLQDPLNDL iwppu M N V]HULQW RV]WiO\R]]D NHW $] LPSDNWRU IRNR]DWDL HJ\PiVWyO HOHNWURPRVDQ V]LJHWHOWHN $] HJ\HV IRNR]DWRNRQ VV]HJ\ MW WW W OW WW részecskék elektromos áramot hoznak létre, amelyhw VRNFVDWRUQiV iudphu VVpJ-PpU PHJIHOHO FVDWRUQiMD UHJLV]WUiO $GRWW FVDWRUQiQ PpUW iudphu VVpJ DUiQ\RV D] DGRWW IRNR]DWRQ J\ MW WW UpV]HFVNpN V]iPiYDO $ PpU EHUHQGH]pVEH EHpStWHWW V]iPtWyJpS D] elektromos jeleket szám szerinti eloszlássá alakítja. A készülék az adatrögzítést 5 perces 19

LG IHOERQWiVVDO YpJ]L DPHO\ D UpV]HFVNHV]iP PpUHWHORV]OiV LG EHOL DODNXOiViQDN Q\RPRQN YHWpVpWWHV]LOHKHW Yp Korona W OW 3XPSDpVV] U 1DJ\IHV] OWVpJ áramforrás 9H]pUO EHUHQGH]pV Folyadékkristályos NLMHO] Impaktor ÈUDPHU VVpJPpU A/D %HOV V]iPtWyJpS Kommunikációs program. OV V]iPtWyJpS ELPI program 1\RPiVPpU Vákuum szivattyú 4. ábra: Az ELPI sematikus rajza (J\VpJQ\L V U VpJ J PE DODN~ UpV]HFVNpNHW IHOWpWHOH]YH D UpVzecskeszám méreteloszlása átszámítható felület és tömeg méreteloszlássá (5. ábra). A részecskék V U VpJHHOWpUKHWDIHOWpWHOH]HWWJFP -3 puwpnw O6WHLQpVPXQNDWiUVDLDµm iwppu M UpV]HFVNpN iwodjrv V U VpJpW pv J FP -3 közé becsülték. A részecskék WpQ\OHJHVV U VpJpWHOPpOHWLOHJPHJOHKHWKDWiUR]QLDN O QE ] DONRWyNNRQFHQWUiFLyMD DODSMiQ$YDOyViJEDQD]RQEDQH]DEHFVOpVFVDNQHKH]HQpVMHOHQW VKLEiYDOYpJH]KHW el. Ennek okai az alábbiakban foglalhatók össze (Temesi et al., 21). - $] DHURV]RO VV]HV W PHJpQHN PHJKDWiUR]iVDNRU MHOHQW V EL]RQ\WDODQViJJDO NHOOV]iPROQLOiVGNpV EE - (J\D]RQ PLQWD VV]HV DONRWyMiW HOV VRUEDQ D Q\RPDQ\DJRN QHP WXGMXN meghatározni. - $ I VV]HWHY N N ] O D V]pQWDUWDOP~ I OHJ D V]HUYHV DONRWyN VV]es tömegének közvetlen mérése nem megoldott. (Csak a szén mennyiségét PpUM N D YHJ\ OHWHNEHQ OpY HJ\pE DWRPRNPROHNXOD FVRSRUWRN W PHJpW nem.) - A részecskék vizet is tartalmaznak, amelyet közvetlenül nem tudunk mérni. A részecskék vízfelvételét az aeroszoo UpV]HFVNpNHW DONRWy VV]HWHY N nedvszívó képességének figyelembe vételével lehet becsülni. Mivel a szerves 2

vegyületek higroszkópos tulajdonságait kevéssé ismerjük, ezért a becslés bizonytalan. A felsorolt okok miatt munkánk során az 1 g cm -3 részecske s U VpJHW DONDOPD]WXNDPHOO\HODV U VpJHWYDOyV]tQ OHJPD[LPiOLVDQ-kal) alulbecsültük. 5 6 d N/d log d (cm -3 ) 4 3 2 1 5 4 3 2 1 d m/d log d ( g m -3 ) d N/d log d d m/d log d,4,8,14,22,34,53,84 1,34 DH URGLQDPLNDLiWPp U Pm) 5. ábra: Az aeroszol részecskék számának és tömegének méret szerinti eloszlása a nyári éjszakai mintákban Mint minden aeroszol mintavétel során, az ELPI alkalmazásakor is néhány KLEiYDONHOOV]iPROQXQNFXUU\$]HOV OHKHWVpJHVKLEDIRUUiVKRJ\DNLVHEE PpUHW pvqdj\reeprelolwiv~upv]hfvnpnhwpiudnrurqdw OW EHQÄHOYHV]tWM N DW OW H UpV]HFVNpN V]iPiUD KDWpNRQ\ LPSDNWRUNpQW P N GLN (]W D hibát a szám szerinti koncentrációszámításnál figyelembe kell venni (Marjamäki et al., 2). Mivel ezek a részecskék nem lépnek be az impaktorba, így a kémiai analízis során meghatározott aeroszol alkotók koncentrációja valamelyest kisebb, mint tényleges légköri koncentrációjuk. A részecskeveszteség a d < 2 nm-hv PpUHWWDUWRPiQ\EDQ MHOHQW V DUMDPlNL HW DO D]RQEDQ D] (/3, iowdo J\ MW WW PpUHWWDUWRPiQ\EDQ QP felett) az elveszett részecskék száma csekély. További hibát eredményezhet, hogy néhány kevésbé illékony ( semi-yrodwloh HOV VRUEDQV]HUYHVYHJ\ OHWDPLQWDYHY EHQ elpárologhat. Turpin és munkatársai (2) által végzett vizsgálatok azonban NLPXWDWWiN KRJ\ H KLED PpUWpNH HOKDQ\DJROKDWy (O IRUGXOKDW KRJ\ D UpV]HFVNpN HJ\ része lesodrógln D PLQWDYHY IyOLiUyO (] D KLEDIRUUiV MHOHQW VHQ FV NNHQWKHW NLN V] E OKHW KD D PLQWDYHY IyOLiW YDODPLO\HQ MyO WDSDGy EHYRQDWWDO JpOHN RODM VWE OiWMXN HO.pPLDL DQDOt]LV FpOMiEyO J\ MW WW PLQWiN HVHWpEHQ D]RQEDQ csak bevonat nélküli fóliák alkalmazhatók. Ismeretes, hogy a relatív nedvesség 21

befolyásolja a részecskék lesodródását (Stein et al., 1994, Chang et al., 1999). Az idézett PXQNiN PHJHU VtWLN D]W D IHOWpWHOH]pVW DPHO\ V]HULQW D UHODWtY QHGYHVVpJWDUWDORP növekedésével csökken a lesodródó részecskék száma, mivel a relatív nedvességtartalom növekedésével a higroszkópos részecskék egyre több vizet abszorbeálnak, jól tapadó oldatcseppeket alkotnak. A mintavétel során további hibát MHOHQWKHWD]KRJ\NLVPpUHW QpKiQ\QP-es), nagy diffúziós együtthatójú részecskék PHJMHOHQKHWQHN D] LPSDNWRU IHOV D GXUYD UpV]HFVNpNHWIHOIRJy IRNR]DWDLQ DUMDPlNL HW DO N YHWNH]pVNpSSHQ D NpV] OpN D GXUYD UpV]HFVNpN V]iPV]HU koncentrációját felülbecsülheti. $ PLQWDYpWHO LGHMpQ D N O QE ] PHWHRUROyJLDL DGDWRN K PpUVpNOHW UHODWtY nedvességtartalom, rövidhullámú sugárzás, csapadékszint, szélsebesség, szélirány) J\ MWpVH yuiv LG IHOERQWiVEDQ W UWpQW Az évszakokhoz tartozó átlagos relatív QHGYHVVpJWDUWDORPpVK PpUVpNOHWpUWpNHNHWDWiEOi]DWEDQ foglaltuk össze. Relatív nedvességtartalom (%) + PpUVpNOHWÛ& nappal éjszaka nappal éjszaka Tavasz 46 68 14,4 6,8 Nyár 49 83 26,6 17,3 V] 61 85 8,7 4,5 Tél 73 81,8-1,2 4. táblázat:èwodjrvuhodwtyqhgyhvvpjwduwdorppvk PpUVpNOHWDPLQWDYétel során K-pusztán 2.2. Kémiai analízis Mintavétel után az impaktor fóliákat egyenként csomagolva, fagyasztva tároltuk. $ NpPLDL DQDOt]LV HO WW D PLQWiNDW WDUWDOPD]y DOXPtQLXP IyOLiNDW NpW UpV]UH YiJWXN $ IyOLiNHJ\LNIHOpE ODV]HUYHWOHQLRQRN(NH 4 +, K +, Ca 2+, Na +, Mg 2+, Cl -, SO 4 2-, NO 3 - ) és a vízoldható szén analízisét végeztük el. A mintákat 1 cm 3 nagy tisztaságú Milli-Q Yt]EHQ yuiq iw i]wdwwxn $] ROGDWRNDW PHPEUiQV] U Q SyUXViWPpU µm, Millex -*9 LOOLSRUH V] UW N iw D QHP ROGyGy UpV]Hcskék eltávolítása céljából. A IyOLiNPiVLNIHOpE OD]DHURV]RO VV]HVV]pQWDUWDOPiWKDWiUR]WXNPHJPHO\QHPLJpQ\HOW WRYiEELHO NpV]tWpVW 22

A minták szervetlen ion alkotóinak analízisét Waters Quanta 4 (Waters) zóna kapilláris elektroforézis készülékkel végeztük (Krivácsy and Molnár, 1997). A kapilláris KDV]QiODWiQDN HO Q\H KRJ\ HOHNWURPRV HOOHQiOOiVD QDJ\ H]pUW PLQLPiOLV K WHUKHOpV PHOOHWW QDJ\ HOHNWURPRV WpUHU VVpJ -5 V cm -1 DONDOPD]iViUD YDQ OHKHW VpJ amellyel az elválasztás hatékonysága jeohqw VHQ Q YHOKHW $ NLV EHOV iwppu PLDWW D NDSLOOiULVEDQ OpY HOHNWUROLW NHYHUHGpVH J\DNRUODWLODJ NL]iUKDWy H]pUW V]DEDG HOHNWUROLW PHOOHWW LV My HOYiODV]WiV pukhw HO $ NDSLOOiULV HOHNWURIRUp]LV WRYiEEL HO Q\HL N ]p tartozik, hogy minimális (5-1 1-9 dm 3 ) mintatérfogatot igényel és a detektálás a kapillárisban közvetlen módon megvalósítható. $] DONDOPD]RWW SROLLPLG YpG UpWHJJHO EHYRQW NYDUF NDSLOOiULV PpUHWHL EHOV iwppu µp N OV iwppu µm, teljes hossz 58 cm, effektív hossz (a kapilláris KRVV]D D GHWHNWRULJ FP $ NDSLOOiULV PpUpVHN HO WWL NRQGLFLRQiOiVD DQLRQRN HVHWpQ,5 mol dm -3 nátrium-hidroxiddal, kationok esetén,1 mol dm -3 sósavval 2 percig, majd az alkalmazott pufferrel 45 percig történt. Mérések közötti öblítést az alkalmazott pufferrel végeztük 2 percig. A mintavétel hidrosztatikai injektálással valósult meg, melynek során a mintatartót 3 másodpercig 1 cm-es magasságba emelve Q\RPiVN O QEVpJHW LGp]W QN HO D PLQWD NDSLOOiULVED W UWpQ EHMXWWDWiViKR] pupv során a kapillárisra adott elválasztási feszültség kationok esetén 2 kv, anionok esetén -2 kv volt. Az indirekt UV detektálás hullámhossza az anionok mérése során 254 nm, kationoknál 185 nm volt. Az anionok meghatározása során alkalmazott puffer összetétele 6 1-3 mol dm -3 kristályos nátrium-kromát (Fluka) és 2,5 V/V% Anion-BT (Waters) volt. A kationos puffer 13,1 1-3 mol dm -3 hidroxi-izovajsavat (Fluka), 3,9 1-3 mol dm -3 koronaétert (Merck-Schuchardt) és 5,1 1-6 mol dm -3 4-metil-benzil-amint (Fluka) tartalmazott. A kationok és anionok standard oldatai DQDOLWLNDL WLV]WDViJ~ YHJ\V]HUHNE O NpV] OWHN $] ROGDWRNDW D] DQDOLWLNDL PpU J UEH HONpV]tWpVpKH] pv D] DQDOLWLNDL PyGV]HU megbízhatóságának vizsgálatára használtuk fel. A standard oldatok és a pufferek elkészítéséhez nagy tisztaságú Milli-Q vizet (Millipore) használtunk. $] DGDWJ\ MWpVW pv D] HOHNWURIHURJUDPRN NLpUWpNHOpVpW $;,$ V]RIWYHU segítségével végeztük. Az alkotók mennyiségét a csúcs alatti területek integrálásával KDWiUR]WXN PHJ $ PpUpVHN HO WW D] DQDOLWLNDL UHQGV]HU WLV]WDViJiUyO PLQGHQ HVHWben YDNPLQWD HOHP]pVpYHO J\ ] GW QN PHJ DPHO\ D] DHURV]RO PLQWiNNDO D]RQRV PyGRQ 23

kezelt tiszta alumínium fólia volt. Az egyes ionok kimutatási határ értékeit az 5. táblázatban foglaltuk össze. Alkotók Kimutatási határ ammóniumion,6 mg dm -3 káliumion,7 mg dm -3 kalciumion,3 mg dm -3 nátriumion,3 mg dm -3 magnéziumion,2 mg dm -3 kloridion,3 mg dm -3 szulfátion,4 mg dm -3 nitrátion,9 mg dm -3 szén J 5. táblázat: A vizsgált alkotók kimutatási határ értékei Az aeroszol minták összes szén és vízoldható szén tartalmának meghatározása EGA (Evolved Gas Analysis) módszerrel történt. A méréseket TOC ASTRO 21 készülék (Zellweger Analitics) szilárd mintabeviteli egységével végeztük. A készülék a mintában található szénvegyületeket naj\ K PpUVpNOHWHQ ºC) réz(i)-oxid katalizátor segítségével szén-glr[lggi R[LGiOMD $ NHOHWNH] V]pQ-dioxidot nem GLV]SHU]tYLQIUDY U VGHWHNWRU PpUL$PLQWiEDQMHOHQOHY V]pQ PHQQ\LVpJpUHD]pJHWpV során keletkezett szén-glr[lgphqq\lvpjpe ON YHWNH]Wethetünk. A széntartalom meghatározásakor a mintát tartalmazó alumínium fólia ismert PpUHW UpV]pWDNpV] OpNNYDUFFVyQDNMiEDKHO\H]W N$Yt]ROGKDWyV]pQPHJKDWiUR]iVD VRUiQ D FVyQDNED NLI W WW NYDUF V] U W KHO\H]W QN PHO\UH LVPHUW WpUIRJDW~ FP 3 ) mintát juttattunk. A mérés kezdetekor a csónak 5 mm-wkdodgwho UHDVWDUWKHO\UHDKRO a készülék felvette az alapvonalat. Majd a csónak 2,8 mm s -1 sebességgel végighaladt a NpV] OpNNHPHQFpMpEHQUHDNWRUFV PLN ]EHQDPLQWDR[LGiOyGRWWWLV]WDR[LJpQEHn. A UHDNWRUFV KRVV]D PP PHO\QHN KiWVy UpV]pEHQ WDOiOKDWy D Up]-oxid katalizátor. A NDWDOL]iWRU RSWLPiOLV P N GpVL K PpUVpNOHWH C. A csónak a kemencén áthaladva a NHPHQFH KiWVy OHJPDJDVDEE K PpUVpNOHW UpV]pEH MXW DKRO PiVRGSHUFHW tartózkodln$whomhvlqwhjuioivllg PiVRGSHUFYROW $PLQWiNV]pQWDUWDOPiQDNPHJKDWiUR]iVDHO WWV]pQUHQp]YHJGP -3 -es káliumhidrogén-iwdoiw)oxndrogdwwdodqdolwlndlppu J UEpWYHWW QNIHO$V]pQPHQQ\LVpJpWD csúcs alatti területek integrálásával határoztuk meg. A termogramok értékelését LabCalc QHY SURJUDPVHJtWVpJpYHOYpJH]W N$PpUpVHNHO WWD]DQDOLWLNDLUHQGV]HUWLV]WDViJiUyO PLQGHQ HVHWEHQ YDNPLQWD HOHP]pVpYHO J\ ] GW QN PHJ DPHO\ D PLQWiNNDO D]RQRV 24

módon kezelt tiszta alumínium fólia volt. A szén kimutatási határ értékét az 5. táblázat tartalmazza. 25

3. EREDMÉNYEK ÉS AZ EREDMÉNYEK ÉRTÉKELÉSE 3.1. A finom részecskék kémiai összetétele és tömegmérlege Az aeroszol részecskék fizikai és kémiai tulajdonságai, következésképpen környezetre gyakoroow KDWiVDL WpUEHQ pv LG EHQ QDJ\PpUWpNEHQ YiOWR]QDN (QQHN RND QHP FVDN D] KRJ\ D] py N O QE ] V]DNDV]iEDQ D UpV]HFVNpN IRUUiVDL HOWpU PLQ VpJ HNpVLQWHQ]LWiV~DNKDQHPD] LVKRJ\DOpJN UiOODSRWDD]D]DPHWHRUROyJLDL N U OPpQ\HN LV MHOHQW VHQ YiOWRznak. Az aeroszol hatásainak pontosabb megértéséhez HOHQJHGKHWHWOHQDUpV]HFVNpNHWDONRWy VV]HWHY NLG EHOLYiOWR]iVDLWYL]VJiOQL A K-SXV]WiQ pyv]dnrvdq J\ MW WW ILQRP DHURV]RO iwodjrv W PHJNRQFHQWUiFLyMiW valamint a vízoldható szervetlen ionok (NH + 4, K +, SO 2-4 és NO - 3 ), az összes szén (TC) és a vízoldható szerves szén (WSOC) koncentrációját a 6. táblázatban foglaltuk össze. A WiEOi]DWEDQ V]HUHSO puwpnhn D ILQRP DHURV]RO Q\ROF PpUHWWDUWRPiQ\iEDQ PpUW W PHJNRQFHQWUiFLyN VV]HJpYHO HJ\HQO $] HJ\HV PpUHWWartományokhoz tartozó koncentráció adatokat a Melléklet tartalmazza. Koncentráció [µg m -3 ] nappal (4)* Tavasz Nyár V] Tél éjszaka nappal éjszaka nappal éjszaka nappal (5) (13) (13) (4) (4) (4) éjszaka (4) aeroszol össztömeg 27,5±8, 35,±15,6 21,6± 8,4 29,5±11,6 35,6±5,4 57,3±3,8 21,3±6,8 24,±4,1 ammóniumion 1,1±,4 1,3±,6 2,±,8 2,4±1,5 1,±,3 1,6±1,,8±,4,9±,1 káliumion,1±,4,2±,1,5±,7 1,1±1,9,2±,1,3±,3,1±,1,1±,1 szulfátion 2,6±,7 3,±1,5 6,2±3,6 6,8±4,8 2,±,8 2,7±1,6 1,6±,6 1,7±,3 nitrátion 1,2±1, 1,6±,8,1±,1,3±,2 1,2±,2 2,5±1,5 1,2±1,1 1,5±,5 TC a 3,2±1,6 4,7±2,6 2,9±1, 4,2±1, 7,±1,1 1,4±3,2 3,1±,5 3,1±,5 WSOC a 1,4±,7 2,±,9 2,±,5 2,8±1,2 1,5±,5 2,4±1,2 1,1±,4 1,3±,2 kation-anion arány,87,87,95 1,1 1,1,97,87,9 ammónium/szulfát ekvivalens arány 1,14 1,16,85,94 1,33 1,52 1,34 1,46 WSOC/TC,44,41,68,66,22,23,35,42 a : TC és WSOC koncentrációja a szén tömegével kifejezve (µgc m -3 ) *: zárójelben a minták száma 6. táblázat: A K-pusztán évs]dnrvdqj\ MW WWILQRPDHURV]ROiWODJRV W PHJNRQFHQWUiFLyLpVI EEPpUW VV]HWHY LQHNNRQFHQWUiFLyLYDODPLQWDPpUpVHN szórása 26

A finom aeroszol össztömege szezonális változást mutatott, ami az év során HOWpU IRUUiVHU VVpJHW IHOWpWHOH] $ OHJQDJ\REE W PHJNRQFHQWUiFLyW VV]HO PpUW N nappal és éjszaka egyaránt. Általánosságban megállapítható, hogy minden évszakban az aeroszol átlagos tömegkoncentrációja éjszaka meghaladta a nappal mért értékeket. Ennek lehetséges oka a keveredési réteg vastagságának napközbeni változásában NHUHVHQG $ GpOXWiQL yuinwyo NH]G G HQ D NHYHUHGpVL UpWHJYDVWDJViJ IRNR]DWRV FV NNHQpVpYHOD]DHURV]ROUpV]HFVNpNWDODMN ]HOLNRQFHQWUiFLyMDPHJQ $ ILQRP DHURV]RO I DONRWyL N ]p WDUWR]QDN D V]HUYHWOHQ LRQRN DPPyQLXP szulfát, nitrát) és a széntartalmú részecskék. A szulfát-, ammónium-, nitrát- és káliumion a finom aeroszol tömegének körülbelül 4%-át alkották nyáron, ezzel szemben a többi évszakban ez a hányad kisebb volt, 12-18%-ot tett ki. Méréseink alapján a finom aeroszol kalcium-, nátrium-, magnézium- és kloridion tartalma a tömegmérleg szempontjából elhanyagolható. Minden évszakban a szulfátion volt a legnagyobb tömegkoncentrációban megtalálható szervetlen ion, mely a szervetlen tömeg az NH + 4, K +, SO 2- - 4 és NO 3 össztömege 39-7%-át adta. Nyáron az aeroszol tömegének átlagosan 1/4-ét, az év többi részében kevesebb, mint 1%-át tette ki. Nyáron a második legnagyobb tömegkoncentrációjú szervetlen alkotó az ammóniumion volt, mely az aeroszol tömegének közel 1%-át képviselte. A többi évszakban az ammónium hozzájárulása az aeroszol össztömegéhez 3-4% között változott, évszaktól függetlenül az aeroszol szervetlen tömegének 21-23%-át alkotta. A többi évszakban azonban a nitrátion koncentráció a nyári értékhez képest több, mint ötszöröséuh PHJQ WW H]iOWDO DPiVRGLN OHJMHOHQW VHEE Yt]ROGKDWy V]HUYHWOHQ DONRWyYi OpSHWW HO tj Q\iURQ D QLWUiWLRQ D szervetlen tömeg csupán 1-3%-át tette ki, addig tavasszal a szervetlen tömeg 1/4-ét, VV]HOpVWpOHQiWODJRVDQ-át adta. Nyár kivételével az aeroszol össztömegéhez 3-6%- ban járult hozzá. $V]HUYHWOHQLRQRNNRQFHQWUiFLyMiEDQMHOHQW VV]H]RQiOLVYiOWR]iVWILJ\HOKHWW QN meg. Az ammónium- és a szulfátion koncentrációjában a maximum értéket nyáron, a minimum értéket télen tapasztaltuk. A nyári koncentrációk mintegy 2-4-szer nagyobbak YROWDN D W EEL pyv]dnedq PpUW puwpnhnqpo $ Q\iUL PD[LPXP D MHOHQW V IRWRNpPLDL DNWLYLWiVQDN WXODMGRQtWKDWy $] HO ] NpW LRQKR] KDVRQOyDQ D Yt]ROGKDWy NiOLXP OHJQDJ\REE NRQFHQWUiFLyMiW Q\iURQ PpUW N DPL IHOWpWHOH]KHW en biogén forrásból 27

származott (pl. bioaeroszol részecskék 2 ). Ez a megállapítás azon a tényen alapul, hogy a PLQWDYpWHOL KHO\HW N U OYHY Q YpQ\]HW ELROyJLDL DNWLYLWiVD 3 nyáron a legnagyobb és a káliumion koncentrációjában megfigyelt szezonális változás a vegetáció változásait tükrözi. Nyáron a káliumion hozzájárulása a szervetlen tömeghez 6% (nappal) és 1% pmv]dnd YROW $ V]XOIiWWyO DPPyQLXPWyO pv NiOLXPWyO HOWpU HQ D QLWUiW NRQFHQWUiFLyMiEDQ PHJILJ\HOKHW V]H]RQiOLV LQJDGR]iV Q\iUL PLQLPXPRW pv D KLGHg évszakokban maximumot mutatott. Nyáron a nitrátion átlagos koncentrációja nappal,1 µg m -3, éjszaka,3 µg m -3 volt. A többi évszakban mért koncentráció lényegesen nagyobb volt, nappal 12-szerese, éjszaka 5-8-szorosa a nyári értéknek. A nitrát szezoniolv NRQFHQWUiFLyYiOWR]iVD HOV VRUEDQ D] DPPyQLXP-nitrát illékonyságából következik (Stelson et al., 1979). A nitrát illékonysága miatt, nagyoee K PpUVpNOHWHQ Q\iURQHOV VRUEDQJi]Ii]LVEDQVDOpWURPVDY-J ]NpQWIRUGXOHO (]]HOV]HPEHQNLVHEE K PpUVpNOHWen a nitrát túlnyomórészt aeroszol fázisban található. Az aeroszol QLWUiWWDUWDOPiQDN NLDODNtWiViEDQ DOHYHJ QHGYHVVpJWDUWDOPD LVMHOHQW V V]HUHSHW W OW EH Termodinamikai számítások és mérési eredmények azt mutatják, hogy nagyobb nedvességtartalom mellettdiro\dgpnii]lvho IRUGXOiVDVRNNDOYDOyV]tQ EE+DUULVRQHW DO (EE O N YHWNH] HQ PtJ QDSSDO D] V]L pv WpOL QLWUiWNRQFHQWUiFLy N ]HO D]RQRVYROWDGGLJpMV]DNDD] VV]HOWDSDV]WDOWQDJ\REEQHGYHVVpJWDUWDORPPLDWWD] V]L koncentráció volt a nagyobb. A napszakos koncentrációváltozás minden szervetlen ion esetében azonos volt. Évszaktól függetlenül az éjszakai ionkoncentrációk meghaladták a nappali értékeket. Az ammóniumion és a szulfátion ekvivalensben kifejezett mennyiségét összevetve azt tapav]wdowxn KRJ\ WDYDVV]DO VV]HO pv WpOHQ D] DPPyQLXPV]XOIiW DUiQ\ az egységnyi értéket meghaladta (6. táblázat). Az ammónium túlsúlyban volt a V]XOIiWKR] NpSHVW DPLE O D] N YHWNH]LN KRJ\ D] DPPyQLXP HJ\ UpV]H DPPyQLXPnitrátként volt jelen az aeroszolban. Megvizsgálva az ekvivalens kation-anion arányt (6. táblázat) látható, annak ellenére, hogy nyáron a szulfát az ammóniumhoz képest feleslegben volt, a kation-anion arány értéke 1 körüli. Ez arra enged következtetni, hogy a kálium lényeges szerepet tölt be a finom aeroszol ionmérlegének szabályozásában. 2 Bioaeroszol részecskék: els GOHJHV IRUUiVEyO V]iUPD]y ELROyJLDL HUHGHW UpV]HFVNpN EDNWpULXPRN vírusok, pollenek, spórák, növényi és állati törmelék ). 3 $Q YpQ\]HWDQ\DJFVHUpMHVRUiQN O QE ] Yegyületek (pl. illékony szerves vegyületek, kálium-klorid) szabadulnak fel. 28

VV]HO D NDWLRQ-DQLRQ DUiQ\ V]LQWpQ PHJN ]HOtW OHJ HJ\VpJQ\L puwpnqhn DGyGRWW (1,1 nappal,,97 éjszaka). Tavasszal és télen az arány,9 körüli volt, ami az aeroszol részecskék savas karakterét feltételezi (Kerminen et al., 21). Mivel tavasszal és télen az ammónium túlsúlyban volt a szulfáthoz képest, a savas jelleg a nitrátionnak tulajdonítható. $ ILQRP DHURV]RO UpV]HFVNpN 7& WDUWDOPD PLQGHQ pyv]dnedq MHOHQW V YROW 7DYDVV]DO VV]HO pv WpOHQ QDSV]DNWyO I JJHWOHQ O D 7& NRQFHQWUiFLyMD PHJKDODGWD D szuoiiw PHQQ\LVpJpW $ OHJQDJ\REE 7& NRQFHQWUiFLyW VV]HO PpUW N DPHO\ W EE PLQW NpWV]HUHVH YROW D W EEL pyv]dnedq PpUW puwpnqhn (QQHN OHKHWVpJHV RND D] V]L PH] JD]GDViJL PXQNiNKR] NDSFVROyGy ELRPDVV]D DYDU pv WDUOy pjhwpv LQGHQ évszakban azonos napszakos koncentrációváltozást figyeltünk meg. Tavasszal, nyáron pv VV]HO D V]pQ NRQFHQWUiFLyMD pmv]dnd N ]HO -kal nagyobb volt, mint a nappali puwpnhn7pohqfvhnpo\ppuwpn QDSV]DNRVNRQFHQWUiFLyYiOWR]iVWWDSDV]WDOWXQN A széntartalmú részecskék hatásaindn NLDODNtWiViEDQ MHOHQW V V]HUHSHW W OWHQHN be a vízoldható szerves részecskék. A WSOC koncentrációjának évszakos változása nyári maximumot és téli minimumot mutatott. A nyáron tapasztalt nagyobb NRQFHQWUiFLy YDOyV]tQ OHJ D MHOHQW V IRWRNpPLDL DNWLYLWiVQDN N V] QKHW $ :62& minden évszakban azonos napszakos változást mutatott. Az éjszakai koncentrációk PHJKDODGWiN D QDSSDO PpUW puwpnhnhw DPL IHOWHKHW HQ D NHYHUHGpVL UpWHJYDVWDJViJ napközbeni változásának tulajdonítható. Az aeroszol széntartalmának vízoldható hányada 22% és 68% között változott. $ :62& OHJQDJ\REE PpUWpNEHQ Q\iURQ D OHJNLVHEE PpUWpNEHQ VV]HO MiUXOW KR]]i D V]pQNRQFHQWUiFLyKR] $QQDN HOOHQpUH KRJ\ D V]pQ PHQQ\LVpJH VV]HO YROW D legnagyobb, csupán 22%-a (nappal) és 23%-a (éjszaka) oldódott vízben. )HOWpWHOH]pVHLQN V]HULQW D] LQWHQ]tY ELROyJLDL NLERFViWiV pv D OHYHJ EHQ OHMiWV]yGy fotokémiai reakciók nagyban hozzájárulnak a nagy vízoldható hányad kialakulásához. (OOHQEHQ D NLV Yt]ROGKDWy UpV] IULVV UpV]HFVNH NpS] GpVW MHOH]KHW PHO\ N ]YHWOen IRUUiVEyO SO V]L ELRPDVV]D pjhwpv V]iUPD]LN $ IRWRNpPLDL IRO\DPDWRN OHKHWVpJHV szerepét alátámasztja az, hogy nyáron a nagy szulfátkoncentráció mellett az aeroszol :62& WDUWDOPD LV MHOHQW V YROW $ :62& D] VV]HV V]pQWDUWDORP -át jelentette nappal és 66%-át éjszaka. Tavasszal és télen a szerves anyag vízoldható hányada 35-44%-ot tett ki. Meg kell jegyeznünk, hogy míg nyáron az aeroszol összes vízoldható alkotója (szervetlen ionok és vízoldható szerves anyag) körülbelül 5%-át jelentette a finom 29

aeroszol össztömegének, addig ez az érték a többi évszakban 25%-nál kevesebb volt. Az DGDWRNDODSMiQIHOWpWHOH]KHW W EEL UpV]pEHQ NLHPHONHG KRJ\ Q\iURQD UpV]HFVNpN KLJURV]NySRVDEEDNPLQWD]pY V]HUHSHW EHW OWYH D] DHURV]RO RSWLNDL WXODMGRQViJainak V]DEiO\R]iViEDQ $ KLJURV]NySRV UpV]HFVNpN QDJ\ MHOHQW VpJJHO EtUQDN D W PHJPpUOHJ szempontjából is, hiszen koncentrációjuk függvényében változik az aeroszol részecskék vízfelvétele. Az aeroszol részecskék tömegkoncentrációja és az alkotók koncentrációja alapján meghatározható az alkotók részaránya, azaz felállítható a finom aeroszol tömegmérlege. Ehhez azonban szükséges ismernünk a szerves anyag koncentrációját, mely az aeroszol széntartalmából származtatható (lásd 1.2. alfejezet). Kiss és munkatársai a K-SXV]WiQ J\ MW WW ILQRP DHURV]ROUD PHJKDWiUR]WiN D V]HUYHV anyag/wsoc valamint szerves anyag/toc tömegarányokat egyaránt (Kiss et al., 22). A finom aeroszol szilárd fázisú extrakciója során elválaszott vízoldható szerves alkotók elemanalízisével meghatározott tömegarány 1,9-nek adódott. A WSOC azon részére, PHO\HW D] H[WUDNFLy VRUiQ QHP VLNHU OW HOYiODV]WDQL D] HO ] puwpnqpo QDJ\REE -as tömegarányt becsültek. Ezen értékek figyelembevételével a 2,1-es szerves anyag/wsoc tömegarány használatát javasolták. A vízoldhatatlan szerves hányad vizsgálatával (vizes extrakció, szekvenciális extrakció) meghatározták a széntartalmú vegyületek további csoportjaihoz tartozó tömegarányokat. Ezek alapján kiszámították a szerves anyag/toc tömegarányt, melynek értékét 1,9-2, közé becsülték. Ez az érték az irodalomban (Gray et al., 1986, Zappoli et al., 1999) korábban használatos tömegarányok legtöbbjét meghaladja. A kémiai analízis során meghatározott TC koncentrációkból (µgc m -3 egységben), a feltpwhoh]khw NpPLDL MHOOHJ DODSMiQ PHJIHOHO QHN twpow -es szerves anyag/tc tömegarány alkalmazásával kiszámítható a szerves anyag W PHJNRQFHQWUiFLyMD ËJ\ OHKHW VpJ Q\tOLN D ILQRP DHURV]RO UpV]HFVNpNUH YRQDWNR]y tömegmérleg felállítására a 6. táblázat adatainak felhasználásával, melynek eredményeként az 6. ábrán bemutatott átlagos összetételt kaptuk. Meg kell jegyeznünk, hogy az általunk mért TC koncentráció az aeroszol széntartalmú alkotóinak (elemi szén és szerves szén) együttes mennyiségét jelenti. A minták széntartalmából a kis koncentrációk miatt eljárásunkkal elemi szén- és szerves V]pQWDUWDOPDW FVDN MHOHQW V EL]RQ\WDODQViJJDO OHKHW PHJKDWiUR]QL $] HOHPL V]pQ mennyisége azonban független optikai méréssel is meghatározható. Az aeroszol fényelnyelési együtthatóját mérve, mely közel 1%-EDQ D]HOHPLV]pQQHNN V] QKHW 3