JÓTÉKONY ÉS KÁROS AEROSZOL RÉSZECSKÉK A LEVEGŐBEN SALMA Imre ELTE Kémiai Intézet URL: www.salma.elte.hu
SZENNYEZETT LEVEGŐKÖRNYEZETBEN ÉLŐ SZEMÉLYEK SZÁMA 2007. ÉVBEN
AZ AEROSZOL a levegő kolloid rendszere: levegő + diszpergált szilárd és folyékony részecskék effektív átmérő: 3 nm és 100 μm között példák: por, füst, köd, pára, permet, szmog, vírusok, baktériumok, algák, spórák, virágpor természetes forrás: felszín aprózódása, felvert por, erdőtüzek, gázok reakciói antropogén: ipar, közúti közlekedés (+reszuszpenzió), hulladékégetés, közvetlen emisszió
342 W/m 2 235 W/m 2 235 W/m 2 CO 2 CH 4 CFC +15-19 o C O 3 N 2 O H 2 O
AZ AEROSZOL KÖZVETLEN ÉGHAJLATI HATÁSA
KÖHLER- GÖRBÉK
AZ AEROSZOL ÉS A PLANETÁRIS ALBEDÓ
Raoult-tag Kelvin-tag = D RT M a p D p w w w w ρ σ 4 exp ) ( 0 ρ w = M w /V w és n s = V s ρ s /M s Φ = = w s w w w n n x a ν γ exp A KÖHLER-MODELL
AZ AEROSZOL VIZES EXTRAKTUMA ÉS A HUMUSSZERŰ ANYAG
A HULIS-OLDATCSEPP FELÜLETI FESZÜLTSÉGÉNEK VÁLTOZÁSA Felületi feszültség [mn/m] 75 70 65 60 55 víz 43.7 mg/l 87.0 mg/l 177 mg/l 358 mg/l 543 mg/l 818 mg/l 1 023 mg/l 50 0 300 600 900 1200 1500 1800 2100 Idő [s]
AZ AEROSZOL KÖZVETETT ÉGHAJLATI HATÁSA
KÖHLER- GÖRBÉK
ÚJ AEROSZOL RÉSZECSKÉK KÉPZŐDÉSE
AZ ÉGHAJLATI KÉNYSZER 1750. évhez viszonyítva
FUTURE CLIMATE CHANGE ΔT = +0.7 C in 100 years GLOBAL WARMING GLOBAL DIMMING power underestimated human impact 10x more important climate may be more sensitive, extreme weather events aerosol and health being brought under control uninhabitable world? sustainable development, Kyoto protocol, nuclear energy, energy production and chemical industry based on agriculture/photosynthesis
AEROSZOL A BUDAPESTI METRÓBAN
FÖLDALATTI VASÚTI MIKROKÖRNYEZET 1896., egyik legrégebbi metró 33 km, 84% föld alatt, 40 megálló a tömegközlekedés 22%-át bonyolítja Astoria állomás, felújítva 2006-ban
MÉRŐMŰSZEREK ÉS MINTAGYŰJTŐK
A PM10 TÖMEG NAPI VÁLTOZÉKONYSÁGA 350 300 Station closed 250 200 150 Napi átlag 130 μg/m 3 100 50 Mass concentration measured data 1-h smoothing HLV(24h)=50 μg/m 3 0 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 00:00 02:00 04:00 06:00 08:00 10:00 12:00 Time [hh:mm] Concentration [μg/m 3 ]
JÁRATSŰRŰSÉG ÉS LEVEGŐMINŐSÉG 14 12 13:15 11:45 13:45 12:45 14:15 14:45 7:15 15:45 8:45 7:45 15:15 16:15 8:15 16:45 10 19:15 19:45 10:15 18:45 10:45 11:15 18:15 12:15 17:15 17:45 8 21:45 21:15 20:15 20:45 6 4:45 5:15 22:45 22:15 23:15 5:45 6:15 6:45 9:15 9:45 4 Number of trains [in 30 min] 2 R = 0.800 0 0 50 100 150 200 250 300 PM10 mass concentration [μg/m 3 ]
EGYEDI SZERELVÉNYEK HATÁSA: NAGY (4 s) IDŐFELBONTÁSÚ MÉRÉSEK
KÉMIAI ÖSSZETEVŐK ÉS DÚSULÁSUK Aeroszolösszetevő Konc. (ng/m 3 ) PM10 2.0 frakció Kőzet EF Beltéri EF Konc. (ng/m 3 ) PM2.0 frakció Kőzet EF Beltéri EF BC 3084 35 0.4 Mg 296 2.3 1.2 130 6 Al 531 93 Si 2085 1.2 1.5 442 1.4 2 S 978 597 3 828 3027 1.1 Cl 305 352 2 104 722 K 318 1.9 1.7 127 4 1.3 Ca 2570 11 1.8 413 10 2 Ti 47 1.6 1.3 25 5 3 Cr 35 53 8 15 136 Mn 310 49 20 148 143 27 Fe 33520 101 32 15449 285 43 Ni 29 59 20 8 101 11 Cu 496 1343 15 190 3096 11 Zn 118 245 2 50 661 2 Br 13 797 4 DL Ba 145 51 5 DL Pb 47 612 6 21 1975 2 PM (μg/m 3 ) 84 13 4 33 30 1.5
EMISSZIÓS FORRÁSOK finon/durva arány (r) a tömeg esetében: a metróban, r = 0.39 a durva részecskék alkotják a PM10 méretfrakció 72%-át belvárosban, r = 0.61 (1996.) és 0.68 (2002.) aprítás és kopás dominál elemi szignatúrák, korrelációs analízis: pl., (Fe/Mn) PM10-2.0 = 108 109 = (Fe/Mn) átlagos acélok mechanikus források: áramvezető sín és áramszedő sín és kerék szélerózió
EGÉSZSÉGÜGYI KÖVETKEZTETÉSEK Utazóközönség: átlagos PM10 koncentrációk > EU 24 h HLV = 50 μg/m 3 Európa sok városában gyakori túllépések EPA 24 h HLV = 150 μg/m 3 az expozíció időskálája, ca. 10 min! a metróbeli aeroszol részecskék jelentősen különböznek a kültéri belvárosi részecskéktől (nagyobbak, nehezebbek, főleg Fe-t és kevesebb kormot tartalmaznak) eltérő hatások Cr és Ni WHO éves egészségügyi határérték!??, speciáció, további vizsgálatok Alkalmazottak: 8h MMK belélegezhető inert porra 10 000 μg/m 3 mindegyik fém esetében c < MMK
MORFOLÓGIA ÉS KÉMIAI FORMÁK
AEROSZOL KONCENTRÁCIÓK A VILÁG METRÓIBAN μg/m 3 egységben Város PM 10 méretfrakció PM 2.5 méretfrakció Tartomány Átlag Tartomány Átlag Peking 325 113 Berlin 141 153 147 Budapest 25 232 155 51 Kairó 794 1096 983 Guangzhou 26 123 67 44 Helsinki 23 103 47 60 Hong Kong 23 85 44 21 48 33 London 500 1120 795 246 1100 1500 270 480 Mexikóváros 8 68 39 New York, N.Y. 62 Prága 10 210 103 Róma 71 877 407 Szöul 238 480 359 82 176 129 Stockholm 212 722 468 105 388 258 105 388 357 220 440 288 Tajpej 11 137 32 66 7 100 27 44 Tokió 30 120 72
ÖSSZEFOGLALÁS légköri aeroszol: a természetes környezet része kapcsolatrendszer: éghajlat, az elemek biogeokémiai folyamatai, víz körforgása, levegőminőség és emberi egészség, épített környezet, légköri optika, látótávolság antropogén tevékenység: változások kutatás: ELTE Kémiai Intézetben is nincsenek külön-külön válaszok az emberiség nagy környezeti kérdéseire Earth System Science