Filep Ágnes

Futó István

Gyökös Brigitta

Hitzenberger Regina

Major István

Molnár Mihály

Hungarian

University of Szeged

  22  ELEMANALIZÁTORRAL CSATOLT TÖMEGSPEKTROMÉTERES MINTA ELŐKÉSZÍTÉSI ÉS MÉRÉSI MÓDSZER FEJLESZTÉSE LÉGKÖRI AEROSZOL TELJES SZÉNTARTALMÁNAK MEGHATÁROZÁSÁRA  Major István1, Gyökös Brigitta1,2, Filep Ágnes3, Futó István1, Regina Hitzenberger4 és Molnár Mihály1   1Hertelendi Ede Környezetanalitikai Laboratórium, MTA ATOMKI 4026 Debrecen, Bem tér 18/C., E-mail: imajor@atomki.hu 2 Debreceni Egyetem Műszaki Kar 4028 Debrecen, Ótemető u. 2-4. 3 MTA-SZTE Fotoakusztikus Kutatócsoport 6720 Szeged, Dóm tér 9. 4 Faculty of Physics, University of Vienna, Wien, Austria  Bevezetés  Átfogó légkörkémiai vizsgálatok kimutatták, hogy Európában a széntartalmú részecskék a légköri aeroszol elsőszámú komponensének számít. Elmondható, hogy az aeroszol teljes széntartalmát (TC) a szervetlen eredetű karbonátok (CC) kivételével, szerves eredetű szén (OC) és nagy ellenálló képességű elemi szén (EC vagy BC) alkotja. Mára számos módszert fejlesztettek ki az aeroszolt alkotó szerves és elemi szén mennyiségi meghatározása, melyek az alkotók különböző optikai vagy termikus tulajdonságain alapulnak. Az összes szén meghatározása több módszerrel is lehetséges, de az optikai (aethalométer, Ramman-spektroszkópia stb.) és termikus módszerek (két hőmérsékleten történő égetés vagy termikus mangán oxidáció) terjedtek el leginkább. E kettő ötvözéséből alakultak ki olyan teljes széntartalom mérésére alkalmas termo-optikai módszerek, melyek szintén nem vegyület specifikusak. Ezen módszerek esetében a mintaégetési hőmérséklet változtatható és ki van egészítve a minták optikai kontrolvizsgálatával, így igyekeznek meghatározni és korrekcióba venni az OC égetése során fellépő szenesedést. Munkánk során egy termo-optikai és egy teljesen termikus teljes széntartalom meghatározási módszert hasonlítottunk össze, szén stabil-izotóparány mérésekkel kiegészítve.  Anyag és Módszer  A módszerek összehasonlítása során 20db K-pusztán gyűjtött valódi PM2.5 aeroszol és két háttér minta (napi felbontással 2014.01.17-28. között) lett teljesen függetlenül előkészítetve és megmérve. A termo-optikai összes szén vizsgálatokat egy Sunset Lab gyártmányú EC/OC Aeroszol Analizátor segítségével végezték EUSAAR 2 mérési protokoll alkalmazása mellett. A másik, újonnan kifejlesztett elemanalizárhoz csatolt tömeg-spektrometriás (EA-IRMS) mérésnél az aeroszol minták szűrők (ø150 mm) negyed darabjából 2 db, párhuzamosan vizsgált 5,5 mm átmérőjű (T=0,24cm2) korong került bemérésre, amik kb. háromszoros mennyiségű vanádium-pentoxid reagens mellett ultra tiszta alumínium kapszulákba lettek bemérve. Az előkészített mintákat és a referencia vegyületeket on-line méréstechnikával, egy Fissons NA 1500 elemanalizátor segítségével égettük el és széntartalmát a hozzá kapcsolt Thermo Finnigan Delta +XP stabilizotóp-arány mérő tömegspektrométerrel elemeztük. A széntartalom mérést minden ötödik aeroszol minta után kalibráltuk egy nemzetközi standard anyag (szulfanilamid) kontroll mérése segítségével (Carlo Erba, 13C (vsPDB)= -26,69 ‰, C tartalom: 41,87%). Minden egyes ismeretlen   23  mintából két párhuzamos mérést végeztünk, ahol a párhuzamos eredmények szórása adta a mérés bizonytalanságát. A szén stabilizotóp-arány eredmények minden esetben δ13C ‰-ben vannak kifejezve, egy nemzetközileg referencia anyagra (Pee Dee Belemnite, vsPDB) vonatkoztatva.   Eredmények  A valódi és háttérminták széntartalom mérésével egy időben történő stabilizotóp-arány mérések 13C eredményei alapján a minta előkészítés és mérés stabilan jól reprodukálhatónak bizonyult. A párhuzamosan bemért valódi minták EA-IRMS technikával meghatározott széntartalom eredményei átlagosan +/- 5%-os relatív hibahatáron belül helyezkednek el. Összehasonlítva a Sunset Lab EUSAAR2 protokollra kapott eredményeket a saját EA-IRMS eredményeinkkel egy átlagos 80%-os kihozatalt kaptunk. A két módszerrel nyert TC eredmények rendkívül jól korrelálnak (R2=0,96) (1. ábra), így a saját EA-IRMS alapú mérésünk is biztonsággal alkalmazható aeroszol minták összes széntartalom mérésére.        y = 0.8081x - 0.0225R2 = 0.9605010203040506070800 10 20 30 40 50 60 70 80SUNSET Lab összes szén (TC) felületi koncentráció (g/cm2)EA-IRMS összes szén (TC) felületi koncentráció (g/cm2) 1. ábra: Az aeroszol szűrők EA-IRMS technika által meghatározott összes széntartalom eredményei a SUNSET Lab eredményeinek függvényében   Köszönetnyilvánítás  Major István publikációt megalapozó kutatása a TÁMOP 4.2.4.A/1-11-1-2012-0001 azonosító számú Nemzeti Kiválóság Program – Hazai hallgatói, illetve kutatói személyi támogatást biztosító rendszer kidolgozása és működtetése országos program című kiemelt projekt keretében zajlott. A publikáció elkészítését az ENVIKUT (TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV-2012-0043) számú projekt támogatta. A projekt az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg.   Irodalom  András Gelencsér 2004. Carbonaceous aerosol. Atmospheric and Oceanographic Sciences Library, Volume (30). Springer Netherlands. DOI:10.1007/978-1-4020-2887-8 

Elemanalizátorral csatolt tömegspektrométeres minta előkészítési és mérési módszer fejlesztése légköri aeroszol teljes széntartalmának meghatározására

http://acta.bibl.u-szeged.hu/74625/1/2015_magyar_aeroszol_konferencia_022-023.pdf

Elemanalizátorral csatolt tömegspektrométeres minta előkészítési és mérési módszer fejlesztése légköri aeroszol teljes széntartalmának meghatározására

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

University of Szeged