Μελέτη του μηχανισμού σχηματισμού ενώσεων θείου στη σωματιδιακή φάση στην Ανατολική Μεσόγειο

 
This item is provided by the institution :
University of Crete
Repository :
E-Locus Institutional Repository
see the original item page
in the repository's web site and access all digital files if the item*
share




2008 (EN)
Study of the formation of particulate sulfur species over the Eastern Mediterranean
Μελέτη του μηχανισμού σχηματισμού ενώσεων θείου στη σωματιδιακή φάση στην Ανατολική Μεσόγειο

Τζιτζικαλάκη, Ευαγγελία Ν
Tzitzikalaki, Evaggelia

Κανακίδου, Μαρία

Η παρούσα εργασία έχει σκοπό την κατανόηση του μηχανισμού σχηματισμού ενώσεων θείου στη σωματιδιακή φάση στην Ανατολική Μεσόγειο και τη μελέτη της εποχιακής διακύμανσης και συμπεριφοράς τους. Οι ενώσεις αυτές υπάρχουν κυρίως με την μορφή μη θαλάσσιας προέλευσης (nss-SO42-) και μεθυλοσουλφονικών ιόντων (CH3SO3-, MS-). Αυτό επιτεύχθηκε με τη χρήση δύο μοντέλων 0-διαστάσεων: ενός φυσικο-χημικού μοντέλου για τις προσομοιώσεις της συνολικής σωματιδιακής μάζας και ενός δυναμικού μοντέλου αερολυμάτων για τις προσομοιώσεις της κατανομής της σωματιδιακής μάζας σε λεπτά και αδρά (θαλάσσια και σωματίδια ορυκτής σκόνης) σωματίδια. Τα δύο μοντέλα συζεύχθηκαν μεταξύ τους καθόσον τα αποτελέσματα του φυσικο-χημικού μοντέλου χρησιμοποιήθηκαν ως δεδομένα εισόδου στο δυναμικό μοντέλο αερολυμάτων. Οι ενώσεις του θείου στην Ανατολική Μεσόγειο παρουσιάζουν μία ξεκάθαρη εποχιακή διακύμανση, με τις υψηλές τιμές κατά την διάρκεια του καλοκαιριού και τις χαμηλές κατά την διάρκεια του χειμώνα. Θεωρώντας την απόδοση σε μεθανοσουλφονικό οξύ (CH3SO3H, MSA) της αντίδρασης οξείδωσης του διμεθυλοσουλφιδίου (CH3SCH3, DMS) από ρίζες ΟΗ μέσω του καναλιού απόσπασης Η ίση με 0.3% επιτεύχθηκε καλή συμφωνία μεταξύ των προσομοιωμένων και των μετρηθέντων συγκεντρώσεων του αέριου MSA. Ωστόσο η υπολογισθείσα συγκέντρωση του σωματιδιακού MS- είναι πολύ μικρότερη από την μετρηθείσα, υποδεικνύοντας ότι η συμπύκνωση του MSA πάνω σε προϋπάρχοντα σωματίδια δεν επαρκεί για να ερμηνεύσει τα επίπεδα των MS- στην περιοχή. Όταν όμως ληφθούν υπόψη οι ετερογενείς αντιδράσεις του μεθανοσουλφινικού οξέος (CH3SO2Η, MSIA) και του διμεθυλοσουλφοξειδίου (CH3SΟCH3, DMSO) τα μετρηθέντα επίπεδα MS- προσομοιώνονται καλύτερα καθώς οι αντιδράσεις αυτές παράγουν πάνω από το 96% του σωματιδιακού MS-. Η σχετική συνεισφορά του βιογενούς θείου στα επίπεδα των nss-SO42-υπολογίστηκε να κυμαίνεται από 3 μέχρι περίπου 20 % με τις υψηλές τιμές κατά την διάρκεια του καλοκαιριού και του φθινοπώρου και τις χαμηλές κατά την διάρκεια του χειμώνα. Τα αποτελέσματα του δυναμικού μοντέλου αερολυμάτων έδειξαν ότι οι αντιδράσεις σχηματισμού H2SO4 στην αέρια φάση, το οποίο έπειτα συμπυκνώνεται σε προϋπάρχοντα σωματίδια, μπορούν να εξηγήσουν τα μετρηθέντα επίπεδα των θειικών στα λεπτά σωματίδια. Από την άλλη μεριά, για τα αδρά σωματίδια υπολογίστηκε ότι μόνο το 10% της μάζας των nss-SO42- σε αυτά τα σωματίδια προέρχεται από την συμπύκνωση του H2SO4 και το υπόλοιπο προέρχεται σε μεγάλο ποσοστό από αντιδράσεις υδάτινης φάσης. (EL)
The goal of this study is to improve our understanding on the mechanism of particulate sulfate (SO42-) formation and methanosulfonate (MS-) in the Eastern Mediterranean and to evaluate the seasonal variability and the mechanism of particulate sulfure formation in the area. For this reason, a chemical box model coupled offline with an aerosol-cloud model has been used. The chemical box model is an Eulerian model, appropriate for simulations of the total particulate mass and the aerosol model is a Lagrangian model capable of simulating size-segregating mass distribution of aerosols. Sulfur compounds vary seasonally in the Eastern Mediterranean. The highest values occur during summer and the lowest values occur during winter. There is a good agreement between measurements and simulations for the methanosulfonic acid (MSA) in the gas phase, when the yield of gaseous MSA from the OH-initiated oxidation of dimethylsulfide (DMS) is assumed to be 0.3%. The condensation of MSA produced from gas-phase oxidation of DMS on particles is too small to explain the observed levels of MS-. On the other hand, heterogeneous reactions of dimethyl sulfoxide (DMSO) and methanesufinic acid (MSIA) can account for the observed MS- levels. Since the 96% of the production of MS- can be attributed to heterogeneous reactions. Marine biogenic sulfur emissions contribute 3 to 20% to the total oxidized sulphur production. The highest contribution occurs in summer and the lowest in winter. Aerosol model simulations show that observed submicron nss-SO42- levels can be fully explained by homogeneous gas-phase oxidation of sulphur dioxide (SO2) to sulphuric acid H2SO4 which is subsequently scavenged by aerosol particles. On the other hand, only about 10% of the supermicron nss-SO42- can be explained by condensation of the gas-phase H2SO4, the rest is formed by heterogeneous reactions. (EN)

text
Τύπος Εργασίας--Μεταπτυχιακές εργασίες ειδίκευσης

Σωματίδια
αερολύματα
ρύθμιση κλίματος
χημικός μηχανισμός

Πανεπιστήμιο Κρήτης (EL)
University of Crete (EN)

Greek

2008-07-22


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



*Institutions are responsible for keeping their URLs functional (digital file, item page in repository site)