Karbonholdige partikler Naturlige eller menneskeskapte?

Transkript

1 Karbonholdige partikler Naturlige eller menneskeskapte? Oslo 19 November 2008 KE Yttri 1, T Svendby 1, C Dye 1, D Simpson 2, K Stenström 3, H Puxbaum 4 1. Norwegian Institute for Air Research (NILU) 2. Norwegian Meteorological Institute (met.no) 3. Lund University (LU) 4. Technical University of Vienna (TUV)

2 Karbonholdige partikler - Hvorfor studere troposfæriske partikler?

3 Karbonholdige partikler -Troposfæriske partikler - Antropogene kilder Industri Vedfyring Biltrafikk

4 Karbonholdige partikler -Troposfæriske partikler - Naturlige kilder Skogbranner Sandstorm SaharanDustStorm jpg Biogent VOC Sjøsprøyt BSOA

5 Karbonholdige partikler -Troposfæriske partikler - Kjemisk sammensetning Forbrennings prosesser H 2 O SO 2 S(IV) H +, SO 4 2-, HSO 4 -, H 2 SO 4 Gassfase fotokjemi H 2 SO 4 Prim EC og OC OH - + NH 4 + NH 3 Sjøsalter Na +, Cl - Støv, flyveaske, metaller H +, NO 3 - HNO 3 Kondenserbart OC Sekundært OC Ca 2+, Mg 2+, Fe 3+, Si, Al 3+ Gassfase fotokjemi Gassfase fotokjemi OC i gass fase Mineral støv, flyveaske NO x

6 Karbonholdige partikler - Hvorfor karbonholdige partikler? Bidrar til redusert luftkvalitet Kabonholdig materiale utgjør en betydelig del av partiklene (20-70%) Bidrar til negative helseeffekter WHO peker mot primære forbrenningspartikler (høyt karboninnhold) Bidrar til å påvirke strålingsbalansen Direkte og inndirekte effekt karbonets rolle er viktig, men lite forstått Gøteborgprotokollen Regulerer utslipp av SO 2, NO x, NH 3 som er forøpere for SO 4 2-, NO 3- og NH 4 + CO 2 - nøytralt brensel Økt forbruk av biomasse - Forbrenning i små enheter med gammel teknologi Klimaendringer Økt dannelse av BSOA pga økt temp, rx-. og fotolyse rate og red våtavsetning samt økt frekvens av skogbranner

7 Karbonholdige partikler - Kilder Primært OC EC Sekundært OC Naturlige kilder Skogbrann Erosjon Pollen Sporer Bakterier Virus DLL Antropogene kilder Forbrenning av biomasse Forbrenning av fossilt brensel Biogene sekundære organiske aerosoler (BSOA) Oksidasjon av VOC (biogent + antropogent) Antropogene sekundære organiske aerosoler (ASOA)

8 Karbonholdige partikler - Kilder Primært OC EC Sekundært OC Naturlige kilder Skogbrann Erosjon Pollen Sporer Bakterier Virus DLL Antropogene kilder Forbrenning av biomasse Forbrenning av fossilt brensel Biogene sekundære organiske aerosoler (BSOA) Oksidasjon av VOC (biogent + antropogent) Antropogene sekundære organiske aerosoler (ASOA)

9 Karbonholdige partikler - Karbonkilder basert på 14 C, LC/MS, TOA og LHS OC bb EC bb OC ff EC ff OC pbs OC pbc OC from residential wood burning EC from residential wood burning OC from combustion of fossil fuel EC from combustion of fossil fuel OC from fungal spores OC from plant debris OC bsoa OC from biogenic sec. org. aerosols OC asoa OC from anthropogenic sec. org. aerosols

10 Karbonholdige partikler - Lokaliteter Målekampanjer Sommer periode: 19 Juni - 5 Juli 2006 Vinter periode: 1-8 Mars 2007 Oslo Hurdal Oslo (Urban bakgrunn) Hurdal (Rural bakgrunn)

11 Karbonholdige partikler - Kildeallokering av TCp i PM10, Sommer Hurdal (RB) PM10 TCp = 2.9 ± 1.2 µg C m-3 Oslo (UB) PM10 TCp = 3.7 ± 1.3 µg C m-3 Natural: 72% Anthropogenic: 28% Natural: 46% Anthropogenic: 54%

12 Karbonholdige partikler - Kildeallokering av TCp i PM1, Sommer Hurdal (RB) PM1 TCp = 1.7 ± 1.1 µg C m-3 Oslo (UB) PM1 TCp = 2.3 ± 0.8 µg C m-3 Natural: 66% Anthropogenic: 34% Natural: 36% Anthropogenic: 64%

13 Karbonholdige partikler - Kildeallokering av TCp i PM10, Vinter Hurdal (RB) PM10 TCp = 1.2 ± 0.5 µg C m-3 Oslo (UB) PM10 TCp = 3.2 ± 1.5 µg C m-3 Natural: 8% Anthropogenic: 92% Natural: 5% Anthropogenic: 95%

14 -3 Karbonholdige partikler - Kildeallokering av TCp in PM10, Summer, Day/night variation Oslo(UB) PM10 DAY TCp = 3.8 ± 1.2 µg C m-3 Oslo (UB) PM10 NIGHT TCp = 3.6 ± 1.4 µg C m-3 Natural: 52% Anthropogenic:48% Natural: 40% Anthropogenic:60%

15 Karbonholdige partikler - Relativt bidrag av av C-materiale to PM10, Sommer Hurdal (RB) PM10 PM10 = 10.4 µg m-3 Oslo (UB) PM10 PM10 = 15.6 µg m-3 PCM/PM10 = 49% Natural PCM/PM10 = 35% PCM/PM10 = 38% Natural PCM/PM10 = 19% Conversion factors: OCbsoa = 1.8; OCpb = 1.6; OCbb = 2.0; ECbb and ECff = 1.1; OCff = 1.3; OCasoa = 1.8

16 Karbonholdige partikler - Relativt bidrag av av C-materiale to PM10, Vinter Hurdal (RB) PM10 PM10 = 4.2 µg m-3 Oslo (UB) PM10 PM10 = 9.5 µg m-3 PCM/PM10 = 45% Natural PCM/PM10 = 3% PCM/PM10 = 54% Natural PCM/PM10 = 3% Conversion factors: OCbsoa = 1.8; OCpb = 1.6; OCbb = 2.0; ECbb and ECff = 1.1; OCff = 1.3; OCasoa = 1.8

17 Karbonholdige partikler - Oppsummering (1) GENERELT 14C, LC/MS, TOA og LHS er meget godt egnet til å identifisere/ kvantifisere kilder som bidrar til å slippe ut karbonholdige partikler KILDER OCbsoa var den dominerende kilden på sommerstid uavhenging av lokalitet og størrelsesfraksjon OCbb var den dominerende kilden på vintertid uavhenging av lokalitet og størrelsesfraksjon ECff var den dominerende kilden til EC uavhenging av lokalitet og størrelsesfraksjon

18 Karbonholdige partikler - Oppsummering (2) PRIMÆRE FORBRENNINGSPARTIKLER (OSLO) Primære forbrenningspartikler utgjør 50% av TCp på sommerstid Fossilt brensel (25 30%) vedfyring (15 20%) Primære forbrenningspartikler utgjør 80% av TCp på vinterstid Fossilt brensel (30%) vedfyring (50%) NATURLIGE KILDER Naturlige kilder utgjør % av TCp i Oslo på sommerstid Naturlige kilder utgjør 70 % av TCp i Hurdal på sommerstid Naturlige kilder utgjør < 5 % av TCp på vinterstid

19 Karbonholdige partikler - Oppsummering (2) PRIMÆRE FORBRENNINGSPARTIKLER (OSLO) Primære forbrenningspartikler utgjør 50% av TCp på sommerstid Fossilt brensel (25 30%) vedfyring (15 20%) Primære forbrenningspartikler utgjør 80% av TCp på vinterstid Fossilt brensel (30%) vedfyring (50%) NATURLIGE KILDER Naturlige kilder utgjør % av TCp i Oslo på sommerstid Naturlige kilder utgjør 70 % av TCp i Hurdal på sommerstid Naturlige kilder utgjør < 5 % av TCp på vinterstid

20 Konklusjon Karbonholdige partikler Naturlige eller menneskeskapte? Naturlige OG menneskeskapte?

21 Takk til: Norges Forskningsråd for støtte til prosjekt SORGA Secondary organic aerosols in urban areas

22 Karbonholdige Partikler - Measured vs modelled conc. of OCbsoa (Oslo, summer) OCbsoa KAM2 1.3 ± 1.1 µg C m-3 OCbsoa Obs µg C m-3 OCbsoa akt 0.2 ± 0.3 µg C m-3

23 Karbonholdige partikler - Mål Kvantifisere bidraget av karbonholdige partikler fra ulike kilder Skille mellom naturlige og antropogene kilder til karbonoldig materiale Dele naturlige og antropogene kilder i hht primært og sekundært karbonholdig materiale Skille karbonholdig materiale fra naturlige og antropogene kilder i henhold til partikkelstørrelse (PM1 and PM10) Forbedre kunnskap om SOA dannelses prosesser Forbedre moduler for SOA i følgende modeller MAPS - EPISODE - EMEP