Μελέτη της σύστασης της Ατμόσφαιρας Δασικών περιοχών σε οργανικά και ανόργανα ιόντα

Λεμονάκης, Αντώνης Ι

Lemonakis, Antonis J

Στεφάνου, Ευριπίδης

Ο ρόλος των καρβοξυλικών οξέων στη χημεία της τροπόσφαιρας αποτελεί θέμα έντονου ενδιαφέροντος τις δύο τελευταίες δεκαετίες. Τα μικρού μοριακού βάρους καρβοξυλικά οξέα όπως το οξικό και μυρμηκικό οξύ έχει αποδειχθεί ότι αποτελούν αναπόσπαστο κομμάτι της τροπόσφαιρας και ανιχνεύονται τόσο στην αέρια και υγρή φάση όσο και στα σωματίδια των αερολυμάτων (aerosols). Ειδικά σε απομακρυσμένες περιοχές έχει βρεθεί ότι διαδραματίζουν κυρίαρχο ρόλο μιας και η συνεισφορά τους στην ελεύθερη οξύτητα κατά την κατακρήμνιση ξεπερνά πολλές φορές το 60%. Οι μελέτες αυτών των οργανικών οξέων σε δασικές περιοχές είναι περιορισμένες και έχουν πραγματοποιηθεί κύρια σε τροπικά δάση. Στις μελέτες αυτές δεν έχουν μελετηθεί παράγοντες οι οποίοι επηρεάζουν την παρουσία αυτών των οξέων, όπως οι πρόδρομες ενώσεις των οξέων αυτών, τα οξειδωτικά της ατμόσφαιρας, μετεωρολογικοί παράγοντες. Για την μελέτη των οξέων αυτών σε δασικές περιοχές πραγματοποιήθηκαν εντατικές δειγματοληψίες των οξέων αυτών και μετρήσεις των παραπάνω παραγόντων, στην Tabua της Πορτογαλίας (Δάσος Ευκαλύπτων) και στο Περτούλι της Ελλάδας (Δάσος Κωνοφόρων). Η μέση συγκέντρωση του μυρμηκικού οξέος στην αέρια φάση και στις δύο δασικές περιοχές κυμάνθηκε περίπου στα ίδια επίπεδα. Στο δάσος των ευκαλύπτων η μέση συγκέντρωση του ήταν 1.64 ppbv ενώ στο δάσος των κωνοφόρων στα 1.46 ppbv αντίστοιχα. Η μέση συγκέντρωση του οξικού οξέος στην αέρια φάση αντίθετα παρουσίασε σημαντική διαφοροποίηση στις δύο περιοχές. Έτσι ενώ στο δάσος των ευκαλύπτων κυμάνθηκε στα 0.96 ppbv, στο δάσος των κωνοφόρων παρουσίασε σχεδόν διπλάσιες τιμές φτάνοντας τα 1.95 ppbv. Αυτή η διαφορά ανάμεσα στις δύο δασικές περιοχές οφείλεται στις πηγές που διοχετεύουν τα οξέα αυτά στην ατμόσφαιρα. Οι σημαντικότερες πηγές παραγωγής αυτών των οξέων στις περιοχές αυτές βρέθηκε ότι είναι τόσο οι άμεσες εκπομπές από τα δέντρα όσο και οι αντιδράσεις φωτοξείδωσης των βιογενών οργανικών υδρογονανθράκων. Τα δύο δάση έχουν διαφορετικούς τύπους δέντρων και διαφορετικών ηλικιών. Αυτοί οι δύο παράγοντες αναμένεται να επηρεάζουν δραστικά την ποσότητα αλλά και την αναλογία των άμεσα εκπεμπόμενων οξέων. Επίσης επειδή τα δύο δάση εκπέμπουν διαφορετικούς βιογενείς πτητικούς υδρογονάνθρακες και σε διαφορετικές ποσότητες αναμένεται η φωτοχημική παραγωγή των οξέων αυτών να είναι διαφορετική ανάμεσα στις δύο περιοχές. Πάντως και στις δύο περιοχές τα οξέα αυτά παρουσιάζουν την ίδια ημερήσια διακύμανση. Οι συγκεντρώσεις τους διατηρούνται σε πολύ χαμηλά επίπεδα κατά τη διάρκεια της νύκτας και με την ανατολή του ήλιου αρχίζουν να αυξάνονται φτάνοντας τις μέγιστες τιμές τους κατά τις απογευματινές ώρες. Παρουσία βροχής οι συγκεντρώσεις του οξικού και μυρμηκικού οξέος μειώθηκαν δραστικά που σημαίνει ότι η υγρή εναπόθεση ήταν η κύρια οδός απομάκρυνσης τους από την ατμόσφαιρα. Οι συγκεντρώσεις αυτών των οξέων στην αέρια φάση υπερβαίνουν κατά πολύ τις συγκεντρώσεις των ανόργανων οξέων και των πρόδρομων ενώσεων για την παραγωγή ανόργανων οξέων (ΗΝΟ3 και SO2). Η διαφορά αυτή οφείλεται από τη μια στην έντονη παραγωγή των οργανικών οξέων και από την άλλη στην έλλειψη πηγών παραγωγής των ανόργανων στις δασικές περιοχές που μελετήθηκαν. Η παρουσία των οξέων αυτών στα αερολύματα της περιοχής των fine (d<2.5μm), είναι ιδιαίτερα μικρή σε σχέση με αυτή στην αέρια φάση. Οι μικρές συγκεντρώσεις που ανιχνεύονται στα αερολύματα οφείλονται πιθανόν στην προσρόφηση των οξέων αυτών σε ήδη υπάρχοντα σωματίδια (EL)

The role of carboxylic acids in the chemistry of the troposphere has become in the past two decades an issue of growing interest. Low molecular weight carboxylic acids, e.g formic and acetic acids, have been shown to be ubiquitous components in the tropospheric aqueous, gaseous and particulate phases. These acids may have a dominant contribution (as high as 60%) to the free acidity of precipitation in remote areas. Studies for these acids in forested areas are very limited and most of them have been conducted in tropical forests. Most of the published studies concerning the presence of carboxylic acids in forested areas did not take into consideration important factors such as precursor and oxidant concentration and as well as meteorological parameters. In order to enhance our knowledge on the atmospheric role of low molecular weight carboxylic acids, we studied their concentration variation simultaneously with the concentration of their precursors, of the atmospheric oxidants and meteorological parameters (temperature, solar radiation, air masses back trajectories) influencing their occurrence. Our study took place in two forest sites at Tabua in Portugal (Eucalyptus forest) and at Pertuli in Creece (conifer forest). The mean atmospheric mixing ratio of gaseous formic acid was at the same level in the two forests. The mean mixing ratio of formic acid was 1.64 ppbv in the Eucalyptus forest and 1.46 ppbv in the conifer forest respectively. Acetic acid mixing ratio in the two forests was quite different. The mean mixing ratio of this acid was 0.96 ppbv in the Eucalyptus forest and 1.95 ppbv in the conifer forest respectively. This difference between these areas was probably due to the difference of the emission sources for these carboxylic acids. The dominant sources in these areas were found to be direct emissions from vegetation and photochemical production from biogenic organic compounds. Nevertheless the type and the age of the trees in these forests are different. Therefore these two factors may affect the direct emissions from trees. Furthermore as different biogenic organic compounds are emitted from these forests at different intensities the photochemical production of these acids is expected to differ between the two sampling sites. Acetic and formic acid in these forest areas present similar diurnal variation. The concentration of the gaseous acids increased throughout the morning, reached a maximum in the afternoon, and declined again towards evening. In presence of rain the concentration of formic and acetic acid decreased indicating that wet deposition was the major sink of these acids. The concentration of acetic and formic acids in the gas phase exceeded the gaseous concentration of the main inorganic acids (HNO3 and SO2). This difference was due both to the intensive production of carboxylic acids in forests areas and to the lack of sources of these main inorganic acids. The presence of these carboxylic acids in fine aerosols was very limited in contrast to their abundance in gas phase. The low quantities, which were detected in particulate phase (fine aerosols), were probably due to their adsorption on existing particles. (EN)

text

Τύπος Εργασίας--Μεταπτυχιακές εργασίες ειδίκευσης

Πανεπιστήμιο Κρήτης

E-Locus Ιδρυματικό Καταθετήριο

Elocus

Ελληνική γλώσσα

1999-07-01

http://elocus.lib.uoc.gr:443/dlib/1/9/e/metadata-dlib-1999lemonakis.tkl

000032128

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