Advanced

Evaluating methods in source apportionment of the carbonaceous aerosol

Martinsson, Johan LU (2016)
Abstract (Swedish)
Atmosfäriska partiklar (aerosoler) finns överallt i jordens atmosfär. Masskoncentrationen av dessa varierar kraftigt beroende på i vilken miljö man mäter. I stadsluft kan man uppmäta tiotals mikrogram per kubikmeter medan man i arktiska områden uppmäter nanogram per kubikmeter. De kolhaltiga aerosolerna är kända för att påverka människors och djurs hälsa negativt, framförallt påverkar dessa kroppens andningsvägar och kan ge upphov till olika hjärt- och lungsjukdomar. Aerosolerna har även effekter på jordens klimat. Genom att absorbera och sprida ljus värmer respektive kyler aerosolerna klimatet. De har även effekt på molnbildning och nederbörd.



Beroende på dessa kolhaltiga aerosolers fysikaliska och kemiska egenskaper... (More)
Atmosfäriska partiklar (aerosoler) finns överallt i jordens atmosfär. Masskoncentrationen av dessa varierar kraftigt beroende på i vilken miljö man mäter. I stadsluft kan man uppmäta tiotals mikrogram per kubikmeter medan man i arktiska områden uppmäter nanogram per kubikmeter. De kolhaltiga aerosolerna är kända för att påverka människors och djurs hälsa negativt, framförallt påverkar dessa kroppens andningsvägar och kan ge upphov till olika hjärt- och lungsjukdomar. Aerosolerna har även effekter på jordens klimat. Genom att absorbera och sprida ljus värmer respektive kyler aerosolerna klimatet. De har även effekt på molnbildning och nederbörd.



Beroende på dessa kolhaltiga aerosolers fysikaliska och kemiska egenskaper påverkar de hälsa och klimat olika. Det är därför oerhört viktigt att karaktärisera dessa aerosoler. Eftersom en viss aerosoltyp släpps ut från en viss källa är det viktigt att veta varifrån och hur mycket aerosoler som kommer från de olika källor som finns. För de kolhaltiga aerosolerna är förbränning av biomassa, fossila bränslen samt utsläpp av biogena aerosoler, från t.ex. träd och växter, de vanligaste källorna.



Källkaraktärisering av den kolhaltiga aerosolen är ett mycket viktigt verktyg och kan i många fall ligga till grund för beslutsfattande t.ex. angående utsläppsminskningar eller andra åtgärder som avser att förbättra luftkvalitén. I denna avhandling har vi utvärderat två metoder som används ofta vid källkaraktärisering av de kolhaltiga aerosolerna; multivåglängds-ljusabsorptionsmätning och användning av stabila kolisotoper.



Aerosoler från förbränning av biomassa eller ved har förut generellt antagits absorbera relativt mer ultraviolett (UV) än infrarött (IR) ljus. Detta antagande har sedan använts i källkaraktäriseringsmodeller för att kunna räkna ut bidraget av aerosoler från biomassa-/vedförbränning. Vår forskning visar att detta antagande kan vara felaktigt ifall man förbränner biomassa i moderna kaminer eller anläggningar med god isolering. Utsläppen från moderna kaminer och anläggningar visar ljusabsorptions-mönster som är mer likt emissioner från dieselmotorer, där aerosolerna absorberar ungefär lika mycket UV- som IR-ljus. Detta betyder att den traditionella metoden, med antagandet om relativt mer UV- än IR-absorption, felaktigt kan karaktärisera partiklarna i områden där omfattningen och användningen av moderna välisolerade kaminer och anläggningar är stor.



Grundämnet kol har två stabila isotoper, 12C och 13C, där 13C har en neutron mer än 12C. 12C är den vanligast förekommande kolisotopen på jorden (ca 98,9 %) medan 13C endast utgör en liten andel (ca 1,1 %). Förhållandet mellan dessa två isotoper kan utnyttjas för att studera flöden i geokemiska kretslopp samt för att spåra födokällor och dieter i olika biologiska sammanhang. Detta är möjligt eftersom 13C är något tyngre än 12C och uppför sig därmed något annorlunda exempelvis i olika fysikaliska fasövergångar och flöden. Vi kan utnyttja detta inom aerosolforskningen. Tidigare studier har t.ex. visat att partiklar från förbränning av fossila bränslen innehåller mer 13C än t.ex. partiklar från biomassa-/vedförbränning och biogena utsläpp. Vi mätte den relativa mängden 13C på aerosoler från en mätstation i södra Sverige. Dessa data kompletterades med data från tidigare uppmätt 14C och levoglukosan. 14C är ett kraftfullt verktyg för att avgöra hur stor andel av aerosolerna som kommer från förbränning av fossila bränslen, medan levoglukosan är en molekyl som endast bildas vid förbränning av cellulosa (biomassa). Vi kunde därefter jämföra två källtilldelningsmodeller (med och utan 13C) i syfte med att redogöra för hur mycket 13C bidrog till källtilldelningen. Vi fann att 13C endast bidrog med marginella förändringar i källtilldelningen jämfört med modellen som endast använde 14C- och levoglukosan-data. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
supervisor
organization
publishing date
type
Thesis
publication status
published
subject
ISBN
978-91-7623-607-9
language
English
LU publication?
yes
id
4d8cde99-9f00-4c80-b742-9c5ff67dd981 (old id 8812528)
date added to LUP
2016-02-29 23:28:39
date last changed
2016-09-19 08:45:18
@misc{4d8cde99-9f00-4c80-b742-9c5ff67dd981,
  abstract     = {Atmosfäriska partiklar (aerosoler) finns överallt i jordens atmosfär. Masskoncentrationen av dessa varierar kraftigt beroende på i vilken miljö man mäter. I stadsluft kan man uppmäta tiotals mikrogram per kubikmeter medan man i arktiska områden uppmäter nanogram per kubikmeter. De kolhaltiga aerosolerna är kända för att påverka människors och djurs hälsa negativt, framförallt påverkar dessa kroppens andningsvägar och kan ge upphov till olika hjärt- och lungsjukdomar. Aerosolerna har även effekter på jordens klimat. Genom att absorbera och sprida ljus värmer respektive kyler aerosolerna klimatet. De har även effekt på molnbildning och nederbörd.<br/><br>
 <br/><br>
Beroende på dessa kolhaltiga aerosolers fysikaliska och kemiska egenskaper påverkar de hälsa och klimat olika. Det är därför oerhört viktigt att karaktärisera dessa aerosoler. Eftersom en viss aerosoltyp släpps ut från en viss källa är det viktigt att veta varifrån och hur mycket aerosoler som kommer från de olika källor som finns. För de kolhaltiga aerosolerna är förbränning av biomassa, fossila bränslen samt utsläpp av biogena aerosoler, från t.ex. träd och växter, de vanligaste källorna.<br/><br>
<br/><br>
Källkaraktärisering av den kolhaltiga aerosolen är ett mycket viktigt verktyg och kan i många fall ligga till grund för beslutsfattande t.ex. angående utsläppsminskningar eller andra åtgärder som avser att förbättra luftkvalitén. I denna avhandling har vi utvärderat två metoder som används ofta vid källkaraktärisering av de kolhaltiga aerosolerna; multivåglängds-ljusabsorptionsmätning och användning av stabila kolisotoper.<br/><br>
 <br/><br>
Aerosoler från förbränning av biomassa eller ved har förut generellt antagits absorbera relativt mer ultraviolett (UV) än infrarött (IR) ljus. Detta antagande har sedan använts i källkaraktäriseringsmodeller för att kunna räkna ut bidraget av aerosoler från biomassa-/vedförbränning. Vår forskning visar att detta antagande kan vara felaktigt ifall man förbränner biomassa i moderna kaminer eller anläggningar med god isolering. Utsläppen från moderna kaminer och anläggningar visar ljusabsorptions-mönster som är mer likt emissioner från dieselmotorer, där aerosolerna absorberar ungefär lika mycket UV- som IR-ljus. Detta betyder att den traditionella metoden, med antagandet om relativt mer UV- än IR-absorption, felaktigt kan karaktärisera partiklarna i områden där omfattningen och användningen av moderna välisolerade kaminer och anläggningar är stor. <br/><br>
<br/><br>
Grundämnet kol har två stabila isotoper, 12C och 13C, där 13C har en neutron mer än 12C. 12C är den vanligast förekommande kolisotopen på jorden (ca 98,9 %) medan 13C endast utgör en liten andel (ca 1,1 %). Förhållandet mellan dessa två isotoper kan utnyttjas för att studera flöden i geokemiska kretslopp samt för att spåra födokällor och dieter i olika biologiska sammanhang. Detta är möjligt eftersom 13C är något tyngre än 12C och uppför sig därmed något annorlunda exempelvis i olika fysikaliska fasövergångar och flöden. Vi kan utnyttja detta inom aerosolforskningen. Tidigare studier har t.ex. visat att partiklar från förbränning av fossila bränslen innehåller mer 13C än t.ex. partiklar från biomassa-/vedförbränning och biogena utsläpp. Vi mätte den relativa mängden 13C på aerosoler från en mätstation i södra Sverige. Dessa data kompletterades med data från tidigare uppmätt 14C och levoglukosan. 14C är ett kraftfullt verktyg för att avgöra hur stor andel av aerosolerna som kommer från förbränning av fossila bränslen, medan levoglukosan är en molekyl som endast bildas vid förbränning av cellulosa (biomassa). Vi kunde därefter jämföra två källtilldelningsmodeller (med och utan 13C) i syfte med att redogöra för hur mycket 13C bidrog till källtilldelningen. Vi fann att 13C endast bidrog med marginella förändringar i källtilldelningen jämfört med modellen som endast använde 14C- och levoglukosan-data.},
  author       = {Martinsson, Johan},
  isbn         = {978-91-7623-607-9},
  language     = {eng},
  title        = {Evaluating methods in source apportionment of the carbonaceous aerosol},
  year         = {2016},
}