Study on secondary organic aerosol formation  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
63770
Type PF
Principal investigator Hoffer, András
Title in Hungarian Légköri szerves aeroszol másodlagos keletkezési mechanizmusának tanulmányozása
Title in English Study on secondary organic aerosol formation
Keywords in Hungarian szerves aeroszol, heterogén kémiai reakciók, felhőfolyamatok polimerizáció, humuszszerü anyagok
Keywords in English organic aerosol, heterogeneous chemistry, cloud processes, polymerisation, humic-like substances
Discipline
Meteorology, atmospheric physics and dynamics (Council of Complex Environmental Sciences)70 %
Analytical Chemistry (Council of Physical Sciences)30 %
Panel Earth sciences 2
Department or equivalent MTA-PE Air Chemistry Research Group (University of Pannonia)
Starting date 2006-02-01
Closing date 2009-07-31
Funding (in million HUF) 19.259
FTE (full time equivalent) 1.81
state closed project
Summary in Hungarian
A légköri aeroszol egy olyan kolloid diszperz rendszer, amelyet a levegő a benne finoman eloszlatott szilárd és folyadék halmazállapotú részecskékkel együtt alkot. Az aeroszol légköri és egyéb környezeti hatásait a részecskék mérete, koncentrációja, valamint kémiai összetétele határozza meg. Az aeroszolrészecskék jelentős éghajlati hatássall rendelkeznek, mivel a részecskék szórják, kisebb mértékben elnyelik a Napból érkező rövidhullámú sugárzást, valamint felhőképződési folyamatokban vesznek részt.
Az utóbbi években nyilvánvalóvá vált, hogy az aeroszol szervetlen vegyületei mellett a szerves anyagok is jelentős szerepet játszanak a légköri folyamatokban. A légköri aeroszolt felépítő anyagokra vonatkozó eddigi ismereteink a légköri aeroszol tömegének csupán 60–70 %-ára vonatkoznak. A légköri aeroszol szerves anyagainak nemcsak a forrásait nem ismerjük, hanem a keletkezésükhöz vezető folyamatokról is csak nagyon keveset tudunk. Különösen igaz ez a légköri aeroszol finom frakcióját nagy hányadban felépítő humuszszerü anyagokra vonatkozóan. A légköri szerves aeroszol képződési mechanizmusának vizsgálata tehát nagy jelentőséggel bír és nélkülözhetetlen ahhoz, hogy megismerjük a légköri aeroszol forrásait, éghajlati hatásait, továbbá az emberi tevékenység során keletkező aeroszol éghajlati hatásainak mértékét.
Summary
The atmospheric aerosol is a colloid system consisting of solid and/or liquid particles dispersed in the air. The size, concentration and chemical composition of the aerosol particles determine their atmospheric and environmental effects. The environmental effects of the aerosol are significant, since the particles scatter and, in a lesser degree, absorb the short wave radiation coming from the sun, and they also participate in cloud formation processes.
It has become obvious in the last few years, that besides the inorganic compounds of the atmospheric aerosol, its organic fraction also plays a significant role in atmospheric processes. Our knowledge on the composition of the atmospheric aerosol refers to only 60-70% of the total aerosol mass. Neither the sources of organic substances in the atmospheric aerosol, or their formation processes are known. This is particularly true for the humic-like substances, which are significant constituents of the fine organic aerosol. Therefore the investigation of the formation mechanism of the carbonaceous aerosol is important and essential to better know and understand the sources, the environmental effects, and the influence of the anthropogenic aerosol on the climate.




 

Final report

  
Results in Hungarian
Munkánk során bemutattuk, hogy a másodlagos aeroszol keletkezési mechanizmusában a multifázisú folyamatok nagy jelentőséggel bírnak. Aromás modellvegyületekből hidroxilgyökkel történő reakció során, gyökös mechanizmussal, a kiindulási anyagoknál nagyobb molekulatömegű alkotók keletkeznek. Feltételezhető, hogy az oligomerizációs reakcióban néhány aromás gyűrű illetve a reakció során keletkező termék kapcsolódik össze. Kutatásaink eredményei alapján valószínűsíthető, hogy hasonló átalakulási folyamatok játszódhatnak le légköri aeroszolban is, melyek a légköri aeroszol kémiai tulajdonságait is befolyásolják. A légköri aeroszol humuszszerű anyagainak csoportjába tartozó szerves szulfát vegyületek keletkezési mechanizmusát tekintve feltételezhető, hogy azok a fotokémiai reakciók során keletkező anyagok kémiai reakcióval történő átalakulása után már meglevő aeroszol részecskék felületén képződnek. Ködkamra kísérletek során gyűjtött minták elemzésével kapott eredmények alapján feltételezhető, hogy humuszszerű anyagok másodlagos folyamatokban a növények által emittált illékony szerves anyagokból is keletkezhetnek.
Results in English
It has been shown that multiphase processes represent an important yet previously overlooked formation mechanism of secondary organic aerosol. In the reaction of OH radicals with aromatic model compounds in the aqueous phase higher molecular weight compounds were found to form by radical reaction mechanisms. It was assumed that during the oligomerisation reactions a few aromatic ring and/or the reaction products form condensed structures. Based on our studies it can be hypothesized that similar reaction mechanisms might take place in atmospheric aerosols altering their chemical properties. It was shown that organosulphates, which are recently discovered and important SOA components and possibly part of atmospheric HULIS may form in surface reactions on pre-existing aerosols in chemical reactions with compounds formed in photochemical processes. Our results obtained from the analysis of samples collected from smog chamber experiments showed that humic-like substances might also be generated in secondary processes from volatile organic compounds emitted by the vegetation.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=63770
Decision
Yes





 

List of publications

  
Hoffer, A., Gelencser, A., Blazso, M., Guyon, P., Artaxo, P., Andreae, M. O.: Diel and seasonal variations in the chemical composition of biomass burning aerosol, Atmospheric Chemistry and Physics, 6. 3505-3515., 2006
Hoffer, A., Gelencser, A., Guyon, P., Kiss, G., Schmid, O., Frank, G. P., Artaxo, P., Andreae, M. O.: Optical properties of humic-like substances (HULIS) in biomass-burning aerosols, Atmospheric Chemistry and Physics 6. 3563-3570., 2006
Schmid, O., Artaxo, P., Arnott, W. P., Chand, D., Gatti, L. V., Frank, G. P., Hoffer, A., Schnaiter, M., Andreae, M. O.: Spectral light absorption by ambient aerosols influenced by biomass burning in the Amazon Basin. I: Comparison and field calibration of absorption measurement techniques, Atmospheric Chemistry and Physics 6. 3443-3462., 2006
Decesari, S., Fuzzi, S., Facchini, MC., Mircea, M., Emblico, L., Cavalli, F., Maenhaut, W., Chi, X., Schkolnik, G., Falkovich, A., Rudich, Y., Claeys, M., Pashynska, V., Vas, G., Hoffer, A., et al.: Characterization of the organic composition of aerosols from Rondonia, Brazil, during the LBA-SMOCC 2002 experiment and its representation through model compounds, Atmospheric Chemistry and Physics 6. 375-402., 2006
Fuzzi, S., Decesari, S., Facchini, M.C., Cavalli, F., Emblico, L., Mircea, M., Andreae, M.O., Trebs, I., Hoffer, A., Guyon, P., Artaxo, P., Rizzo, L.V., Lara, L.L., et al.: Overview of the inorganic and organic composition of size-segregated aerosol in Rondonia, Brazil, ..., Journal of Geophysical Research - Atmospheres 112 (D1): Art. No. D01201, 2007
Schkolnik, G., Chand, D., Hoffer, A., Andreae, M.O., Erlick, C., Swietlicki, E., Rudich, Y.: Constraining the density and complex refractive index of elemental and organic carbon in biomass burning aerosol using optical and chemical measurements, Atmospheric Environment 41 (5): 1107-1118, 2007
Lukács, H., Gelencsér, A., Hoffer, A., Kiss, G., Horváth, K., Hartyáni Z.: Quantitative assessment of organosulfates in size-segregated rural fine aerosol, Atmospheric Chemistry and Physics 9, 231-238, 2009
Törő, N., Domján, V., Hoffer, A., Kiss, G., Fisseha, R., Kiendler-Scharr, A., Brauers, T., Mentel, T. F.: Terpenes as potential precursors of humic-like substances in the atmosphere?, European Aerosol Conference, Karlsruhe, Germany (poster presentation), 2009



Back »