Determination of water-soluble organic compounds in secondary aerosols by NMR spectroscopy

Προσδιορισμός υδατοδιαλυτών οργανικών ενώσεων σε δευτερογενή αερολύματα με τη φασματοσκοπία NMR

Amargianitaki, Maria

Αμαργιανιτάκη, Μαρία Αντ.

Σπύρος, Απόστολος

Τα αιωρούμενα σωματίδια (αερολύματα) είναι κολλοειδή συστήματα στερεής ή υγρής σωματιδιακής ύλης τα οποία συναντώνται στην ατμόσφαιρα, έχουν σημαντική επίδραση στην ανθρώπινη υγεία και στο κλίμα, και παράγονται είτε πρωτογενώς (καύση ορυκτών καυσίμων και βιομάζας, σκόνη) είτε δευτερογενώς μέσω πολύπλοκων ετερογενών χημικών αντιδράσεων στην ατμόσφαιρα. Στα πλαίσια της παρούσης εργασίας, πραγματοποιήθηκε ποιοτικός και ποσοτικός προσδιορισμός των υδατοδιαλυτών οργανικών ενώσεων σε μια σειρά αερολυμάτων με τη χρήση της φασματοσκοπίας 1D 1Η NMR και της δισδιάστατης ομοπυρηνικής (1Η-1Η) gCOSY και ετεροπυρηνικής (1Η-13C) gHMQC και gHMBC φασματοσκοπίας NMR. Επιπλέον έγινε ο προσδιορισμός των ολικών αιωρούμενων σωματιδίων (TSP), τoυ οργανικού (OC), στοιχειακού (EC) και υδατοδιαλυτού (DOC) και μη υδατοδιαλυτού οργανικού (nDOC) άνθρακα των δειγμάτων. Οι δειγματοληψίες των αερολυμάτων πραγματοποιήθηκαν σε δύο περιόδους (χειμερινή-θερινή) και σε δύο διαφορετικές περιοχές (αστική-ημιαγροτική). Παράλληλα, πραγματοποιήθηκε ξεχωριστή δειγματοληψία στην οποία τα σωματίδια διαχωρίστηκαν συναρτήσει του μεγέθους τους σε λεπτά (PM2.1), μέσου μεγέθους (medium) και αδρά (coarse). Η ανάλυση των πειραματικών αποτελεσμάτων της φασματοσκοπίας NMR έδειξε ότι η συνολική ποσότητα και η επιμέρους σύσταση του υδατοδιαλυτού οργανικού κλάσματος των αερολυμάτων διαφοροποιείται μεταξύ χειμερινής και θερινής περιόδου, και ότι η κατανομή των ταυτοποιηθέντων οργανικών ενώσεων συναρτήσει του μεγέθους των σωματιδίων δεν είναι ομοιόμορφη. Μικρές διαφορές στη χημική σύσταση παρατηρήθηκαν μεταξύ αερολυμάτων που προέρχονταν από αστικές και ημιαγροτικές περιοχές. Τo μεγαλύτερο οργανικό φορτίο των αερολυμάτων κατά τη χειμερινή περίοδο αποδόθηκε στην επίδραση μεμονωμένων επεισοδίων καύσης βιομάζας στην ημιαγροτική περιοχή της δειγματοληψίας. (EL)

Atmospheric aerosols have important implications in climate evolution and human health. Their sources can be either primary (fossil fuel burning, biomass burning, dust) or secondary due to complicated organic heterogeneous chemistry in the atmosphere. The organic chemical composition of atmospheric aerosols is still largely unknown. This study reports the qualitative and quantitative characterization of the water soluble organic compounds present in aerosols by 1D 1Η NMR spectroscopy and two-dimensional homonuclear (1Η-1Η) gCOSY and heteronuclear (1Η-13C) gHMQC και gHMBC NMR spectroscopy. Additionally, the Total Solid Particles (TSP) and the Organic (OC), Elemental (EC), Water-soluble (DOC) and Non-water-soluble Carbon (nDOC) contents of the aerosols were determined experimentally. Aerosol sampling was performed during two different time periods (winter-summer) and at two different locations (urban-semirural). A separate set of samples was obtained by particle fractionation of aerosols according to size in fine (PM2.1), intermediate and coarse particles. The analysis of the experimental NMR data showed that the total amount and the chemical composition of the water-soluble organic fraction of the aerosols depend on the sampling period (winter-summer), and that the low MW organic compounds (mainly acids and diacids) identified by NMR spectroscopy are not distributed evenly between the different particle size fractions. Several differences were noted between the composition of aerosol obtained from urban and semirural sampling sites. The larger organic content of aerosols during the winter season was tentatively attributed to episodic biomass burning in the semirural sampling site. (EN)

text

Τύπος Εργασίας--Μεταπτυχιακές εργασίες ειδίκευσης

Dissolved organic carbon

Υδατοδιαλυτός οργανικός άνθρακας

NMR spectroscopy

Organic acids

Οργανικά οξέα

Πανεπιστήμιο Κρήτης

E-Locus Ιδρυματικό Καταθετήριο

Elocus

Ελληνική γλώσσα

2012-03-16

http://elocus.lib.uoc.gr:443/dlib/0/4/f/metadata-dlib-1338266233-674573-26774.tkl

000374564

Σχολή/Τμήμα--Σχολή Θετικών και Τεχνολογικών Επιστημών--Τμήμα Χημείας--Μεταπτυχιακές εργασίες ειδίκευσης