A LÉGKÖRI AEROSZOL KÖRNYEZETI HATÁSAI. Doktori (Ph.D.) értekezés tézisei. Ocskay Rita

Hasonló dokumentumok
AZ AEROSZOL RÉSZECSKÉK HIGROSZKÓPOS TULAJDONSÁGA. Imre Kornélia Kémiai és Környezettudományi Doktori Iskola

ÖSSZETEVŐI, EREDETE ÉS KÖRNYEZETI HATÁSAI

A vízfelvétel és - visszatartás (hiszterézis) szerepe a PM10 szabványos mérésében

Készítette: Kovács Mónika Eszter Környezettan alapszakos hallgató. Témavezető: Dr. Mészáros Róbert adjunktus

A SZERVES VEGYÜLETEK FELHŐKÉPZŐDÉSBEN BETÖLTÖTT SZEREPÉNEK VIZSGÁLATA. DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI

PUBLIKÁCIÓS JEGYZÉK Salma Imre MTA doktori pályázatához

JÓTÉKONY ÉS KÁROS AEROSZOL RÉSZECSKÉK A LEVEGŐBEN

A RESZUSZPENDÁLT ÉS BELÉLEGEZHETŐ VÁROSI AEROSZOL JELLEMZÉSE. DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI

A MIKROSZKOPIKUS GOMBÁK, MINT A MÁSODLAGOS

AZ ULTRAFINOM LÉGKÖRI AEROSZOL KUTATÁSI PROJEKT

Doktori (PhD) értekezés tézisei. Feczkó Tivadar. Veszprémi Egyetem

A LÉGKÖRI SZÉN-MONOXID MÉRLEGE ÉS TRENDJE EURÓPÁBAN

A LÉGKÖRI AEROSZOL KÖRNYEZETI HATÁSAI. Doktori (Ph.D.) értekezés. Ocskay Rita

ÁSVÁNYOK ÉS MÁS SZILÁRD RÉSZECSKÉK AZ ATMOSZFÉRÁBAN

A LÉGKÖR SZERKEZETE ÉS ÖSSZETÉTELE. Környezetmérnök BSc

A budapesti aeroszol PM10 frakciójának kémiai jellemzése

Adszorbeálható szerves halogén vegyületek kimutatása környezeti mintákból

Az ultrafinom légköri aeroszol keletkezése és tulajdonságai városi környezetekben

Talaj szervesanyagai: Humusz? SOM? Szerves szén? Jakab Gergely

A légköri szerves aeroszol másodlagos keletkezési mechanizmusának tanulmányozása Szakmai beszámoló

Szoboszlai Zoltán, Furu Enikő, Kertész Zsófia, Angyal Anikó, Török Zsófia

Anyagvizsgálati módszerek Elektroanalitika. Anyagvizsgálati módszerek

Makroelem-eloszlás vizsgálata vizes élőhely ökotópjaiban

1. feladat Összesen: 8 pont. 2. feladat Összesen: 11 pont. 3. feladat Összesen: 7 pont. 4. feladat Összesen: 14 pont

SZEZONÁLIS LÉGKÖRI AEROSZOL SZÉNIZOTÓP ÖSSZETÉTEL VÁLTOZÁSOK DEBRECENBEN

3. feladat. Állapítsd meg az alábbi kénvegyületekben a kén oxidációs számát! Összesen 6 pont érhető el. Li2SO3 H2S SO3 S CaSO4 Na2S2O3

Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny 2009/2010. Kémia I. kategória II. forduló A feladatok megoldása

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

UV-sugárzást elnyelő vegyületek vizsgálata GC-MS módszerrel és kimutatásuk környezeti vízmintákban

Az elektromos kettősréteg. Az elektromos potenciálkülönbség eredete, értéke és az azt befolyásoló tényezők. Kolloidok stabilitása.

A 27/2012. (VIII. 27.) NGM rendelet (29/2016. (VIII. 26.) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

Debreceni Egyetem Műszaki Kar Környezet- és Vegyészmérnöki Tanszék

A LEVEGŐMINŐSÉG ELŐREJELZÉS MODELLEZÉSÉNEK HÁTTERE ÉS GYAKORLATA AZ ORSZÁGOS METEOROLÓGIAI SZOLGÁLATNÁL

Környezeti levegő porkoncentrációjának mérési módszerei és gyakorlati alkalmazásuk. Dr. Ágoston Csaba, Pusztai Krisztina KVI-PLUSZ Kft.

Debrecenben mért szálló por forrásának meghatározása trajektóriák segítségével

2. Légköri aeroszol. 2. Légköri aeroszol 3

Salma Imre ELTE Kémiai Intézet, Analitikai Kémiai Tsz. URL:

A ferrát-technológia klórozással szembeni előnyei a kommunális szennyvizek utókezelésekor

A tisztítandó szennyvíz jellemző paraméterei

Modellvizsgálatok a természetes vizek arzénmentesítésére

Légköri nyomanyagok nagytávolságú terjedésének modellezése

Elektrokémia kommunikációs dosszié ELEKTROKÉMIA. ANYAGMÉRNÖK NAPPALI MSc KÉPZÉS, SZABADON VÁLASZTHATÓ TÁRGY TANTÁRGYI KOMMUNIKÁCIÓS DOSSZIÉ

T I T - M T T. Hevesy György Kémiaverseny. A megyei forduló feladatlapja. 8. osztály. A versenyző jeligéje:... Megye:...

Minta feladatsor. Az ion neve. Az ion képlete O 4. Szulfátion O 3. Alumíniumion S 2 CHH 3 COO. Króm(III)ion

A légköri humusszerű anyag kiralitása és eredete

Adatgyűjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb műszerei

Légszennyezés. Molnár Kata Környezettan BSc

Káplán Mirjana Környezettudomány MSc

Természetes vizek, keverékek mindig tartalmaznak oldott anyagokat! Írd le milyen természetes vizeket ismersz!

KÉMIAI ALAPISMERETEK (Teszt) Összesen: 150 pont. HCl (1 pont) HCO 3 - (1 pont) Ca 2+ (1 pont) Al 3+ (1 pont) Fe 3+ (1 pont) H 2 O (1 pont)

Általános Kémia GY, 2. tantermi gyakorlat

A kémiatanári zárószigorlat tételsora

Sillabusz orvosi kémia szemináriumokhoz 1. Kémiai kötések

KÉMIA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI- FELVÉTELI FELADATOK 1997

Budapest: valóban poros és fakó város? Salma Imre és Ocskay Rita Eötvös Loránd Tudományegyetem, Kémiai Intézet

A feladatok megoldásához csak a kiadott periódusos rendszer és számológép használható!

Adszorbeálható szerves halogén vegyületek koncentráció változásának vizsgálata kommunális szennyvizek eltérő módszerekkel történő fertőtlenítése során

Jegyzet. Kémia, BMEVEAAAMM1 Műszaki menedzser hallgatók számára Dr Csonka Gábor, egyetemi tanár Dr Madarász János, egyetemi docens.

EMELT SZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA

Minta feladatsor. Az ion képlete. Az ion neve O 4. Foszfátion. Szulfátion CO 3. Karbonátion. Hidrogénkarbonátion O 3. Alumíniumion. Al 3+ + Szulfidion

GALAKTURONSAV SZEPARÁCIÓJA ELEKTRODIALÍZISSEL

PÉCSI TUDOMÁNYEGYETEM Természettudományi Kar Földtudományi Doktori Iskola

13 Elektrokémia. Elektrokémia Dia 1 /52

Oldódás, mint egyensúly

Környezeti kémia II. A légkör kémiája

1. B 6. C 11. E 16. B 2. E 7. C 12. C 17. D 3. D 8. E 13. E 18. D 4. B 9. D 14. A 19. C 5. C 10. E 15. A 20. C Összesen: 20 pont

Sav bázis egyensúlyok vizes oldatban

RÉSZLETEZŐ OKIRAT (2) a NAH /2016 nyilvántartási számú akkreditált státuszhoz

Újabb eredmények a borok nyomelemtartalmáról Doktori (PhD) értekezés tézisei. Murányi Zoltán

Fluidum-kőzet kölcsönhatás: megváltozik a kőzet és a fluidum összetétele és új egyensúlyi ásványparagenezis jön létre Székyné Fux V k álimetaszo

Tartalmi követelmények kémia tantárgyból az érettségin K Ö Z É P S Z I N T

BESZIVÁRGÓ VIZEK VIZSGÁLATA A BUDAI-HEGYSÉG EGYIK

Kolloidkémia 1. előadás Első- és másodrendű kémiai kötések és szerepük a kolloid rendszerek kialakulásában. Szőri Milán: Kolloidkémia

Oldatok - elegyek. Elegyek: komponensek mennyisége azonos nagyságrendű

Oldódás, mint egyensúly

Készítette: NÁDOR JUDIT. Témavezető: Dr. HOMONNAY ZOLTÁN. ELTE TTK, Analitikai Kémia Tanszék 2010

Antal Gergő Környezettudomány MSc. Témavezető: Kovács József

1. változat. 4. Jelöld meg azt az oxidot, melynek megfelelője a vas(iii)-hidroxid! A FeO; Б Fe 2 O 3 ; В OF 2 ; Г Fe 3 O 4.

Kolloidkémia 5. előadás Határfelületi jelenségek II. Folyadék-folyadék, szilárd-folyadék határfelületek. Szőri Milán: Kolloidkémia

Általános Kémia, 2008 tavasz

Ferrát-technológia alkalmazása biológiailag tisztított szennyvizek kezelésére

KÉMIA FELVÉTELI KÖVETELMÉNYEK

7. osztály Hevesy verseny, megyei forduló, 2003.

XXXVIII. KÉMIAI ELŐADÓI NAPOK

KS HORDOZHATÓ KIVITEL

KÉMIA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI- FELVÉTELI FELADATOK 1995 JAVÍTÁSI ÚTMUTATÓ

I. ANALITIKAI ADATOK MEGADÁSA, KONVERZIÓK

Emlékeztető. az ELTE Kémiai Doktori Iskola Tanácsának június 10-i üléséről

Klórbenzol lebontásának vizsgálata termikus rádiófrekvenciás plazmában

SZENNYVÍZKEZELÉS NAGYHATÉKONYSÁGÚ OXIDÁCIÓS ELJÁRÁSSAL

Farkas János 1-2, Hélène Budzinski 2, Patrick Mazellier 2, Karyn Le Menach 2, Gajdáné Schrantz Krisztina 1-3, Alapi Tünde 1, Dombi András 1

KÉMIA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI- FELVÉTELI FELADATOK 2000

MEMBRÁNKONTAKTOR ALKALMAZÁSA AMMÓNIA IPARI SZENNYVÍZBŐL VALÓ KINYERÉSÉRE

a NAT /2010 nyilvántartási számú akkreditált státuszhoz

a. 35-ös tömegszámú izotópjában 18 neutron található. b. A 3. elektronhéján két vegyértékelektront tartalmaz. c. 2 mól atomjának tömege 32 g.

OTKA KUTATÁS ZÁRÓJELENTÉSE Égésgátló szereket tartalmazó műanyagok hőbomlása T047377

Az anyagi rendszer fogalma, csoportosítása

VIDÉKFEJLESZTÉSI MINISZTÉRIUM. Petrik Lajos Két Tanítási Nyelvű Vegyipari, Környezetvédelmi és Informatikai Szakközépiskola

Dr. JUVANCZ ZOLTÁN Óbudai Egyetem Dr. FENYVESI ÉVA CycloLab Kft

Szent-Györgyi Albert kémiavetélkedő Kód

Átírás:

A LÉGKÖRI AEROSZOL KÖRNYEZETI HATÁSAI Doktori (Ph.D.) értekezés tézisei Ocskay Rita Eötvös Loránd Tudományegyetem, Kémiai Doktori Iskola Analitikai, kolloid- és környezetkémia, elektrokémia doktori program Doktori iskola vezetője: Dr. Inzelt György, egyetemi tanár Programvezető: Dr. Záray Gyula, egyetemi tanár Témavezető: Dr. Salma Imre, egyetemi docens Eötvös Loránd Tudományegyetem Természettudományi Kar Kémiai Intézet Budapest, 2008.

A KUTATÁS HÁTTERE ÉS CÉLKITŰZÉSEK A troposzferikus aeroszol a légkör egyik fontos összetevője. Az aeroszol (particulate matter, PM) levegőben finoman eloszlatott szilárd és/vagy cseppfolyós részecskék kolloid diszperz rendszere. A részecskék mérete tág határok között változhat, néhány nanométertől egészen 100 mikrométer nagyságig. Az aeroszol képződésében mind természetes, mind antropogén források szerepet játszanak; a részecskék közvetlenül is kikerülhetnek a levegőbe, valamint a kibocsátott gázfázisú elővegyületek fotokémiai reakcióját követő nukleációval, illetve kondenzációval a légkörben is képződhetnek. Az aeroszol jelentőségét egyrészt az adja, hogy befolyásolja a Föld sugárzási egyensúlyát. Az emberi tevékenység következtében jelentős mennyiségű aeroszol és üvegházhatású gáz jut a levegőbe, mely hozzájárul többek között az éghajlatnak a megváltozásához. Az aeroszol megnövekedett koncentrációjának közvetlen érzékszervi tapasztalása a látótávolság csökkenése vagy a levegőminőség romlása. Forgalmas nagyvárosi környezetekben, így Budapesten is, napjainkban az egyik legfontosabb légszennyező anyag az aeroszol. Az aeroszol egészségkárosító hatása a légzőszervi és a keringési rendszer különböző megbetegedéseit foglalja magába. Az aeroszol veszélyezteti az épített környezetet és a kulturális örökséget is. A légköri aeroszol tulajdonságainak és hatásmechanizmusainak vizsgálata a légköri folyamatokban betöltött szerepe, éghajlati és egészségügyi hatásai és azok következményei miatt kiemelt területnek tekinthető a hazai és a külföldi kutatásokban egyaránt. Az említett környezeti hatások szempontjából az aeroszol vízoldható frakciója különösen fontos. Doktori munkám során elsősorban az aeroszol vízoldható szervetlen és szerves összetevőinek jellemzésével és azok kémiai frakcióinak tulajdonságaival és kapcsolataival foglalkoztam. A szervetlen ionok fizikai és kémiai tulajdonságairól viszonylag pontos ismeretekkel rendelkezünk. A szerves aeroszolra vonatkozó ismereteink azonban meglehetősen hiányosak jelenleg, ami egyrészt a mintagyűjtés problémáira, másrészt az egyedi szerves vegyületek nagy számára, összetett, gyakran egymáshoz közeli kémiai szerkezetére vezethető vissza. A szerves vegyületek molekuláris szinten történő azonosítása és meghatározása nagy nehézséget jelent. A hagyományosan alkalmazott GC-MS módszerrel elsősorban az apoláris szerves vegyületek mérhetők, ezért az aeroszol vízoldható szerves vegyületeit célravezetőbb például funkciós csoportjaik, hidrofil/hidrofób tulajdonságuk szerint elválasztani, majd ezeknek a kémiai frakcióknak a tanulmányozását és jellemzését elvégezni. A vízoldható szerves anyagnak jelentős hányadát nagy molekulatömegű, polikonjugált szerkezetű, poláris funkciós csoportokat tartalmazó vegyületek összetett keveréke, ún. légköri humusszerű anyagok (humic-like substances, HULIS) alkotják. Vízoldhatóságukon túlmenően jelentőségüket az adja, hogy felületaktív tulajdonsággal rendelkeznek, és ennek következtében fontos szerepük van a felhőképződési folyamatokban. Forrásaik, képződési mechanizmusaik még nem teljesen tisztázottak - 1 -

ismereteink jelenlegi szintjén, továbbá néhány fontos kémiai és fizikai tulajdonságuk sem pontosan ismert. Az aeroszol vízoldható szervetlen komponenseit szárazföldi háttérkörnyezetben gyűjtött aeroszolminták alapján tanulmányoztam. Fő célom a régióra jellemző háttér-aeroszol és a szervetlen ionok légköri koncentrációjának, valamint ezen összetevők aeroszoltömeghez való járulékának meghatározása, a légtömegek nagyhatótávolságú transzportfolyamatainak az ionösszetételre gyakorolt hatásának tanulmányozása, továbbá az ionegyensúlyok és arányok alapján a fő szervetlen ionok kémiai formájának megállapítása, illetve ezek segítségével a fő forrástípusok azonosítása. A kapott eredmények a későbbiekben felhasználhatók hosszútávú monitorozási programokban is. Doktori munkám következő részében a széntartalmú aeroszolt, és ezen belül elsősorban a vízoldható szerves frakciót tanulmányoztam. Munkámmal az ELTE Kémiai Intézetében több éve zajló a széntartalmú aeroszol vizsgálatát is magába foglaló aeroszolkutatásba kapcsolódtam be. Ennek keretein belül személyes feladataim közé tartozott az aeroszol vízoldható szerves frakciójából a légköri humusszerű anyag elválasztása és tömegjárulékának megállapítása Budapesten (városi környezetben), valamint a szerves szénre (OC), a vízoldható szerves szénre (WSOC), és a légköri humusszerű anyagra vonatkozóan a mintagyűjtési hiba (művi-effektus) mértékének meghatározása. A légköri humusszerű anyaggal kiemelten foglalkoztam a nemzetközi kutatási igényeknek megfelelően. A célom ezen aeroszolkomponens átlagos molekulatömegének, aromaticitásának, fő elemi összetételének, illetve szerkezetének megállapítása, továbbá felületaktív, vízoldhatósági és kolloid tulajdonságainak tanulmányozása volt. Mindezek ismerete elengedhetetlenül szükséges a szerves aeroszol tulajdonságainak tisztázásához, majd ez alapján az aeroszol légköri folyamatokban kifejtett hatásait jellemző termodinamikai modellek bizonytalanságának csökkentéséhez. - 2 -

ALKALMAZOTT MÓDSZEREK Az aeroszol mintagyűjtés módszereit a kitűzött célok és a minták jellemzésére használt analitikai módszerek figyelembe vételével választottam, illetve módosítottam. A szervetlen ionok tanulmányozásához az aeroszolminták gyűjtését a szárazföldi háttérhelyet reprezentáló K-pusztán végeztük a 2003. év nyarán. Mintagyűjtő készülékként soros szűrőegységet alkalmaztunk, a finom méretfrakciót (PM2,0) teflon membránszűrőkön (Gelman Teflo, pórusátmérő: 2 µm), a durva méretfrakciót (PM10-2,0) Apiezon réteggel bevont polikarbonát membránszűrőkön (Nuclepore, pórusátmérő: 8 µm) gyűjtöttük. (A PM után a részecskék adott számnál kisebb, vagy a két szám közötti átmérőtartományét jelöljük µm egységben). A széntartalmú frakciók vizsgálatát Budapesten gyűjtött PM2,5 méretfrakciójú aeroszolmintákkal végeztem. A 2002. év tavaszán a mintagyűjtés nagytérfogatú virtuális impaktorral történt kvarcszálas szűrőkre (Gelman Pallflex) tandemszűrőmódszerrel a széntartalmú frakciókat érintő mintagyűjtési hiba tanulmányozása céljából. A 2006. évben tavasszal és nyáron DHA80 típusú nagytérfogatú mintagyűjtő készüléket (Digitel Elektonik) működtettünk szintén kvarcszálas szűrőkkel (Whatman QM-A). A szűrőn felfogott aeroszol tömegét gravimetriás módszerrel határoztuk meg mikromérlegen ellenőrzött körülmények között. A vízoldható szervetlen ionok (anionok: metánszulfonát (MSA ), NO 2, NO 3, Cl, Br és SO 2 4, illetve kationok: Na +, K +, NH + 4, Mg 2+ és Ca 2+ ) kémiai analízisére ionkromatográfiát alkalmaztam. A szerves szén (OC) koncentrációját termikus-optikai transzmissziós szénanalízis (TOT), a vízoldható szerves szén (WSOC) koncentrációját teljes szervesszén-analízis (TOC) módszerekkel mértem. Az aeroszol vizes extraktumából a légköri humusszerű anyag izolálását a szilárd fázisú extrakciós (SPE) módszer egylépéses módosításával végeztem. A tiszta HULIS mintákat a fő elemi összetétel és a szerkezet szempontjából termikus C, H, N és S elemanalizátorral, UV/Vis és 1 H-NMR spektroszkópia módszerekkel vizsgáltam, a felületaktív és kolloid tulajdonságok meghatározásához függőcsepp-alak módszert és elektromos impedancia spektroszkópiát alkalmaztam. - 3 -

ÚJ TUDOMÁNYOS EREDMÉNYEK ÉS KÖVETKEZTETÉSEK 1. Vízoldható szervetlen frakció tömegjárulékának és összetételének meghatározása. Kémiai analízis alapján meghatároztam a vízoldható szervetlen ionok járulékát szárazföldi háttérhelyről származó finom (PM2,0) és durva (PM10-2,0) méretfrakciójú aeroszol tömegéhez. A finom méretfrakció tömegének átlagosan 44%-át a mért vízoldható szervetlen ionok alkották, melynek szinte teljes hányadát másodlagos szervetlen ionok tették ki. A fő komponensek átlagos járuléka az iontömeghez a következő volt: SO 2 4 esetén 62%, NH + 4 esetén 29% és NO 3 esetén 5%. A durva méretfrakció tömegének a mért vízoldható szervetlen ionok átlagosan 16%-át alkották. A fő komponensek Ca 2+, NO 3 és SO 2 4 voltak, melyek átlagos járuléka az iontömeghez rendre 35, 29 és 18% volt. A másodlagos szervetlen ionok jellemzően a finom méretfrakcióban, míg a talajeredetű komponensek (Ca 2+ és Mg 2+ ) a durva méretfrakcióban fordultak elő várakozásunknak megfelelően. A töltés egyenértékű kation/anion arányok alapján a durva méretfrakcióban talajeredetű részecskékből származó karbonátok (esetleg szilikátok) fordultak elő, míg a finom méretfrakcióban vízoldható szerves savak, például kis molekulasúlyú karbonsavak és humusszerű anyagok jelenlétére következtetettem. 2. A szárazföldi háttér-aeroszol fő forrástípusainak azonosítása. Az aeroszoltulajdonságok időváltozékonysága alapján megállapítottam, hogy a PM10 tömegének változását elsősorban a finom méretfrakciójú aeroszol befolyásolta. A PM2,0 méretfrakciójú aeroszol és szervetlen ionok tömegkoncentrációjának alakulását a helyi mikrometeorológiai viszonyok mellett elsősorban a légtömegek nagyhatótávolságú transzportfolyamatai alakították. A durva részecskék esetében a helyi források talajeredetű por, illetve feltehetően a növényi eredetű szerves aeroszol domináltak. A finom frakciójú K + esetében biomassza égetéshez kapcsolódó antropogén forrás is azonosítható volt. Megállapítottam, hogy a finom méretfrakcióban az NH + 4 és SO 2 4 ionok elsősorban (NH 4 ) 2 SO 4 vegyület formájában voltak jelen, mely az aeroszol öregedett jellegére utal, így forrása a légtömegek nagyhatótávolságú áramlásával kapcsolatos. A durva méretfrakcióban az ammónium-szulfát valószínűleg a durva részecskék felületén képződött NH 3 és H 2 SO 4 heterogén fázisú reakciójával, és a semlegesítési reakció eredményeként elsősorban NH 4 HSO 4 vagy a két ammónium-só keveréke képződött. Különböző kémiai analízisek eredményeinek összehasonlítása alapján arra következtettem, hogy a kén egy része nem vízoldható vagy esetleg nem szervetlen SO 2 4 vegyület formájában volt jelen a finom és durva méretfrakciókban. - 4 -

3. A szerves szén, a vízoldható szerves szén és a légköri humusszerű anyag esetében fellépő mintagyűjtési hiba, illetve ezen összetevők korrigált légköri koncentrációjának meghatározása a finom méretfrakcióban. Tandemszűrő-módszerrel gyűjtött aeroszolminták alapján megállapítottam, hogy városi típusú PM2,5 méretfrakciójú aeroszolban a széntartalmú frakciók esetében adszorpciós (pozitív) mintagyűjtési hiba érvényesül, melynek átlagát és szórását a szerves szén, illetve a vízoldható szerves szén tekintetében rendre (17±3)%, illetve (28±7)% értékűnek találtam. A művi-effektust okozó vegyületek több vízoldható vegyületet tartalmaztak, mint a szerves anyag általában. A HULIS esetében megállapított mintagyűjtési művi-effektus 17% volt. Az eredmények azt jelzik, hogy a szerves aeroszol pontos légköri koncentrációjának meghatározásához szükség van egy alkalmas mintagyűjtési módszer kidolgozására és a mintagyűjtési művi-effektus korrekcióba vételére. Megállapítottam, hogy Budapest belvárosában, a PM2,5 méretfrakciójú aeroszol szerves széntartalmának átlagosan (32±8)%-át alkották vízoldható szerves vegyületek. A HULIS-C átlagos hozzájárulása a szerves szénhez 20%, a vízoldható szerves szénhez 62% volt. Budapest belvárosára meghatározott másodlagos szerves szén átlagos mennyiségét figyelembe véve megállapítottam, hogy a másodlagos szerves aeroszol mintegy 45%-a HULIS-ból származott. A PM2,5 frakciójú aeroszol tömegének 6%-át alkotta HULIS és mennyisége összevethető a másodlagos szervetlen komponensek tömegjárulékával. Mindez azt mutatja, hogy a másodlagos szerves aeroszol képződésének és az elővegyületek emissziójának fontos szerepe van a fővárosban mind a levegőkémiai folyamatok, mind a levegőminőség szempontjából. 4. A városi típusú légköri humusszerű anyag fő elemi összetételének, valamint a szerves anyag/szerves szén konverziós tényezőjének közvetlen kísérleti meghatározása. Megállapítottam, hogy a városi, PM2,5 méretfrakciójú aeroszolból származó HULIS fő komponensekként C, H, N és O elemekből áll, melyek átlagos moláris aránya: C : H : O : N = 22 : 32 : 10 : 1. Meghatároztam az egységnyi szerves szénre jutó szerves tömeg arányát közvetlen kísérleti módszerekkel, mely 1,81 értékűnek adódott a HULIS esetében. A konverziós tényező lehetővé teszi a szerves anyagnak a szerves szén mérésén alapuló pontosabb meghatározását, mely az aeroszol tömegmérleg számítások miatt fontos. A városi aeroszolból izolált HULIS (mely főként antropogén elővegyületekből származik) telítettebb karakterű és kevesebb oxigént tartalmaz, mint szárazföldi háttér-aeroszolból izolált, elsősorban biogén eredetű HULIS. - 5 -

5. A légköri humusszerű anyag átlagos molekulatömegének és aromás széntartalmának meghatározása és összehasonlítása természetes vízi környezetből származó standard fulvósav megfelelő tulajdonságaival. Városi PM2,5 méretfrakciójú aeroszolból izolált HULIS és természetes vízi környezetből származó fulvósav (SRFA, IHSS) UV/Vis spektroszkópiai tulajdonságai alapján, közvetett módszerrel meghatároztam a keverékek átlagos molekulatömegét és aromás széntartalmát (aromaticitását). A HULIS molekulatömege 373 677 Da közötti tartományban becsülhető, az átlag 556 Da volt. Ezek az értékek kis mértékben meghaladják más analitikai módszerekkel közvetlenül megállapított molekulatömeg-tartományt, de figyelembe véve az eltérő módszertani és méréstechnikai megközelítést a különbség elfogadható. A HULIS esetében az aromás széntartalom 12% értékűnek adódott. A standard fulvósavra meghatározott átlagos molekulatömeg és aromaticitás rendre 783 Da, illetve 25% volt. Mindkettő jelentősen meghaladja a városi aeroszolból izolált HULIS megfelelő értékeit, amit a két vegyületcsoport eltérő képződési mechanizmusaival magyaráztam. Az elemi összetétel és a spektroszkópiai vizsgálatok igazolták, hogy a városi eredetű HULIS-t aromás, polikonjugált szerkezetű, alifás oldalláncokat és oxigéntartalmú funkciós csoportokat tartalmazó vegyületek alkotják. 6. A légköri humusszerű anyag vízoldhatóságának és kolloid tulajdonságának tanulmányozása. Megállapítottam, hogy híg oldatokban, ~0,6 g l -1 -nek megfelelő koncentrációig a HULIS teljes mennyisége oldódik vízben, majd egyes komponenseire nézve az oldat fokozatosan telítetté válik. A HULIS vizes oldataival végzett elektromos vezetőképesség mérések eredményei szintén igazolták a kezdeti telítési szint meglétét. A telítési szakasz után a rendszerben lévő HULIS koncentrációjával az oldott mennyiségben tapasztalt ismételt növekedést aggregátumok képződésével magyaráztam, amely ~3 4 g l -1 koncentrációnál nagyobb tartományban érvényesül. A HULIS feltételezett kolloid tulajdonsága hatással lehet az aeroszol légköri folyamataira is. - 6 -

7. A légköri humusszerű anyag disszociációjának és van t Hoff-tényezőjének tanulmányozása a koncentrációja függvényében. A HULIS vizes oldatainak vezetőképessége alapján meghatároztam a HULIS disszociációjának koncentrációfüggését, valamint megadtam van t Hoff-tényezőjét (i, egy molekula disszociációja során aktuálisan keletkező ionok száma) három feltételezett sztöchiometrikus disszociáció szám (ν = 3, 4 és 5) esetére. Híg oldatokból indulva a HULIS disszociációja a koncentrációval gyorsan, majd egyre lassuló mértékben folyamatosan csökken. A van t Hoff-tényezőre ~10 g l -1 HULIS koncentrációnál 1,3 (ν = 3), 1,4 (ν = 4) és 1,5 (ν = 5) értékek adódtak. Tömény oldatok esetében a van t Hoff-tényező jóval kisebb, mint a teljes disszociációnak megfelelő sztöchiometrikus disszociáció szám, de nagyobb, mint a disszociálatlan állapotot jelentő i = 1, és a különböző ν esetére meghatározott értékek között nincs jelentős eltérés. Mindezek alapján megállapítottam, hogy tiszta HULIS részecskéken történő cseppképződéskor a HULIS disszociációja csak kis mértékben változik, ugyanakkor a köd- vagy felhőcseppek aktiválódásának megfelelő koncentrációtartományban a disszociáció változása jelentőssé válik. Az aeroszol hatását leíró felhőképződési termodinamikai modellek egyik fontos paramétere a van t Hoff-tényező, melynek értékét és koncentrációfüggését HULIS esetében tudomásunk szerint kísérletileg mi határoztuk meg először. 8. A légköri humusszerű anyag felületi aktivitásának meghatározása a koncentráció és az oldat kémhatásának függvényében. Megállapítottam, hogy a HULIS lényegesen csökkenti a frissen kialakított oldatcsepp felületi feszültségét, mintegy 50 mn m -1 értékig, mely a tiszta víz felületi feszültségéhez képest 32%-os változást jelent. Már híg oldatok esetében is jelentős felületi feszültség csökkenés volt megfigyelhető, bár az egyensúlyi érték eléréséhez akár több óra is szükséges volt. Megállapítottam, hogy a frissen kialakult HULIS oldatcsepp felületi feszültsége diffúziókontrolált folyamat szerint változik. A HULIS felületi feszültség izotermájának sajátos alakját két eltérő molekulatömegű és felületaktivitású komponens jelenlétével magyaráztam. Megállapítottam, hogy a HULIS felületi feszültség csökkentő hatása ph 5 körül a legkisebb. Jelentősen nő (további ~13 14%-al) a savas és lúgos tartomány felé, amely megfelel az adott koncentrációnál tapasztalt maximális felületi feszültség csökkenés ~50%-ának. A ph hatásának szerepe lehet szennyezett környezetekben és savas esők esetén, mert ilyen körülmények között a HULIS felhőképződési folyamatokra kifejtett hatása kisebb koncentrációnál is jelentőssé válhat. - 7 -

SAJÁT KÖZLEMÉNYEK JEGYZÉKE Az értekezés alapjául szolgáló, nemzetközi folyóiratokban megjelent közlemények Salma, I., Ocskay, R., Láng, G.: Properties of atmospheric humic-like substances water system. Atmospheric Chemistry and Physics Discussions 8 (2008) 1981 2011. Benyújtva. Impakt faktor: 4,362 Salma, I., Ocskay, R., Chi, X., Maenhaut, W.: Sampling artefacts, concentration and chemical composition of fine water-soluble organic carbon and humic-like substances in a continental urban atmospheric environment. Atmospheric Environment 41 (2007) 4106 4118. Impakt faktor: 2,630 Salma, I., Ocskay, R., Varga, I.: Surface tension of atmospheric humic-like substances in connection with relaxation, dilution and solution ph. Journal of Geophysical Research 111 (2006) D23205, doi:10.1029/2005jd007015. Impakt faktor: 2.800 Ocskay, R., Salma, I., Wang, W., Maenhaut, W.: Characterization and diurnal variation of sizeresolved inorganic water-soluble ions at a rural background site. Journal of Environmental Monitoring 8 (2006) 300 306. Impakt faktor: 1,523 Maenhaut, W., Raes, N., Chi, X., Wang, W., Cafmeyer, J., Ocskay, R., Salma, I.: Chemical composition and mass closure of the atmospheric aerosol at K-puszta, Hungary, in summer. Journal of Aerosol Science 35S2 (2004) 799 800. Impakt faktor: 1,861-8 -

Az értekezés témájához kapcsolódó egyéb, nemzetközi vagy hazai folyóiratokban megjelent közlemények Wex, H., Hennig, T., Salma, I., Ocskay, R., Kiselev, A., Henning, S., Massling, A., Wiedensohler, A., Stratmann, F.: Hygroscopic growth and measured and modelled critical supersaturations of an atmospheric HULIS sample. Geophysical Research Letters 34 (2007) L02818, doi:10.1029/2006gl028260. Impakt faktor: 2,602 Ziese, M., Wex, H., Nilsson, E., Salma, I., Ocskay, R., Hennig, T., Massling, A., Stratmann, F.: Hygroscopic growth and activation of HULIS particles: experimental data and a new iterative parameterization scheme for complex aerosol particles. Atmospheric Chemistry and Physics Discussions 7 (2007) 13773 13803. Impakt faktor: 4,362 Salma, I., Ocskay, R., Raes, N., Maenhaut, W.: Fine structure of mass size distributions in an urban environment. Atmospheric Environment 39 (2005) 5363 5374. Impakt faktor: 2,724 Salma, I., Maenhaut, W., Raes, N., Ocskay, R., Záray, Gy.: Fine structure of elemental and aerosol mass size distributions in urban environment. Journal of Aerosol Science 35S2 (2004) 787 788. Impakt faktor: 1,861 Salma, I., Maenhaut, W., Chi, X., Ocskay, R., Záray, Gy.: Mass size distribution of particulate matter in urban atmosphere. Journal of Aerosol Science 33S1 (2003) 693 694. Impakt faktor: 1,738 Kovács, A., Ocskay, R., Weidinger, T., Salma, I.: Egy nap a budapesti metróban. Természet Világa 138 (2007) 449 453. Salma, I., Ocskay, R.,: Budapest: poros és fakó város? Természet Világa 137 (2006) 124 126. - 9 -

Nemzetközi és hazai tudományos rendezvényeken tartott előadások és poszterek Salma, I., Ocskay, R., Láng, G.: Dissociation of humic-like substances in water droplets. European Aerosol Conference, Thessaloniki, Görögország, 2008. Ocskay, R., Salma, I., Pasi, A., Kulmala, M., Gelencsér, A., Kiss, G., Balásházy, I.: Number size distribution of atmospheric aerosol particles at urban and rural sites in Hungary with health implications. European Aerosol Conference, Salzburg, Ausztria, 2007. Ocskay, R., Salma, I.: Characterization of aqueous solutions of atmospheric humic-like substances. European Aerosol Conference, Salzburg, Ausztria, 2007. Salma, I., Ocskay, R., Peron, N., Varga, I.: Surface tension properties of aerosol water extract and atmospheric humic substances. European Aerosol Conference, Salzburg, Ausztria, 2007. Ziese, M., Nilsson, E., Wex, H., Hennig, T., Salma, I., Ocskay, R., Stratmann, F., Massling, A.: Comparison of hygroscopic growth and activation of urban aerosol and HULIS. European Aerosol Conference, Salzburg, Ausztria, 2007. Ocskay, R., Salma, I., Varga, I., Maenhaut, W.: A légköri humusszerű anyag felületi feszültségének idő-, koncentráció és ph-függése. Magyar Aeroszol Konferencia, Siófok-Szabadifürdő, Magyarország, 2006. Salma, I., Ocskay, R., Wex, H., Henning, T., Massling, A., Wiedensohler, A.: A légköri humusszerű anyag aeroszol higroszkopicitása. Magyar Aeroszol Konferencia, Siófok-Szabadifürdő, Magyarország, 2006. Ocskay, R., Salma, I., Maenhaut, W.: Humic-like substances in fine urban aerosol. European Research Course on Atmospheres, Grenoble, Franciaország, 2006. Ocskay, R.: Aeroszolok hatása a klímaváltozásra. A környezetvédelem hónapja 2006; A klímaváltozás: bizonyosságok és bizonytalanságok, Budapesti Francia Intézet, Magyarország, 2006. Salma, I., Ocskay, R., Peron, N., Varga, I.: Surface tension properties of atmospheric humic-like substances and aerosol water extract. Workshop on humic-like substances and their role in the atmosphere, Budapest, Magyarország, 2006. - 10 -

Wex, H., Hennig, T., Salma, I., Ocskay, R., Kiselev, A., Henning, S., Massling, A., Wiedensohler, A., Stratmann, A.: A CCN-closure study for HULIS aerosol. International Aerosol Conference, St. Paul, Minnesota, USA, 2006. Mészáros, E., Molnár, A.,Gelencsér, A., Imre, K., Janitsek, Sz., Salma, I., Ocskay, R., Kern, A., Borbély-Kiss, I., Dobos, E., Kertész, Zs., Koltay, E., Szabó, Gy., Czitrovszky, A., Veres, M., Nagy, A., Gál, P., Jani, P., Bozó, L., Balásházy, I., Farkas, Á., Szőke, I.: Similarities and differences in mass and chemical composition of atmospheric aerosol at selected sites in Hungary. Workshop for COST 633, Particulate Matter: Properties Related to Health Effects, Bécs, Ausztria, 2006. Ocskay, R., Salma, I.: Humic-like substances in fine urban aerosol. European Aerosol Conference, Gent, Belgium, 2005. Ocskay, R., Salma, I., Maenhaut, W., Záray, Gy.: Ionic composition of urban and rural background aerosols in Hungary. Hungarian-Italian Symposium on Spectrochemistry, Environmental Pollution and Human Health, Pécs, Magyarország, 2005. Ocskay, R., Salma, I.: Fine structure of elemental mass size distribution in urban environment. Joint Workshop for Flemish-Hungarian and Flemish-Chinese Bilateral Projects, Antverpen, Belgium, 2004. Zhang, T., Liu, X., Dong, S., Qi, H., Vermeylen, R., Cachier, H., Ocskay, R., Wang, W., Maenhaut, W., Claeys, M.: Determination of levoglucosan, a marker for biomass burning, in urban aerosols from Beijing, P.R. China. Joint Workshop for Flemish-Hungarian and Flemish-Chinese Bilateral Projects, Antverpen, Belgium, 2004. Ocskay, R., Salma, I.: A városi aeroszol méreteloszlása finomszerkezetének vizsgálata. Őszi Radiokémiai Napok, Balatonföldvár, Magyarország, 2003. - 11 -