Projekt zakończony
Źródło: Zdjęcie dostarczone przez NOAA, Boulder CO, USA (domena publiczna)
Ilościowe, jak i jakościowe szacowanie zawartości w wody wbudowanej w strukturę chemiczną pyłu zawieszonego (PM) stanowi pewnego rodzaju przełom we wnioskowaniu o jego pochodzeniu. Do niedawna badania z zakresu tzw. source apportionment a więc określeniu prawdopodobnych źródeł pochodzenia pyłu zawieszonego opierały się wyłącznie na ilościowym porównaniu składu chemicznego pyłu w źródle i receptorze oraz porównaniu tych informacji z charakterystyką innych źródeł o podobnej charakterystyce. Woda ze względu na dynamiczne przemiany jakim podlega w atmosferze oraz trudności analityczne towarzyszące jej oznaczeniu nie była brana pod uwagę jako czynnik wspomagający takie wnioskowanie. Rozwój nowoczesnych technik chemometrycznych, w tym metody miareczkowania konduktometrycznego Karla Fischera do oceny zawartości wody w próbkach stałych, ułatwiły analityczne oznaczenie zawartości wody w pyle ale także dały możliwość specjacji form wody co znacznie ułatwiło porównanie próbek pochodzących z różnych lokalizacji pod względem obecności wody w formie niezwiązanej jak i związanej z PM. Uzyskane w ramach realizacji Projektu rezultaty pozwoliły określić na sposób ilościowy zawartość wody w cząstkach PM o różnym uziarnieniu oraz zbadać zmienność jej udziału i form (woda niezwiązana/woda konstytucyjna) w zależności od panujących warunków atmosferycznych W toku projektu wykazano zwiększoną chłonność wody przez pył frakcji drobnej (PM1) w zakresie do 60% masy PM, a w przypadku TSP do 40% masy PM. Zawartość wody zarówno związanej jak i niezwiązanej, związanej z frakcją PM1 sięgała ponad 1000 µg w masie pyłu na poziomie kilku mg. Sformułowano wniosek, że obecność jonów oraz wtórnego aerozolu organicznego zwiększa absorpcję wody przez PM, co jednocześnie pozwala wskazać znaczny wpływ działalności człowieka na zwiększenie poziomu sorpcyjnego pyłu. Jednocześnie sezon zimowy i okresy stagnacji atmosferycznej sprzyjały zwiększonej koncentracji wody luźno związanej z PM. Jest to istotny wniosek z punktu widzenia oceny jego szkodliwości zdrowotnej (ułatwiona biodostępność dla organizmu w okresie grzewczym). Wnioski płynące z tego etapu realizacji projektu stanowią ważny krok w kierunku opracowywania skutecznych strategii kontroli i zmniejszania szkodliwych skutków działania PM zwłaszcza w sytuacjach smogowych. W toku projektu wypracowano nową metodykę oceny prawdopodobnych źródeł pochodzenia PM na podstawie widma ewaporacyjnego i szybkości odparowywania wody z PM. Wykazano także, że zawartość nieszkodliwej (z punktu widzenia inhalacji cząstek pyłu) wody w PM stanowi artefakt dla pomiarów grawimetrycznych zwłaszcza na terenach poddanych silnej presji antropogenicznej, gdzie przeważający udział masy PM stanowi silnie higroskopijny wtórny aerozol organiczny. Konkluzja ta jest ważna biorąc pod uwagę notowane obecnie przekroczenia poziomów dopuszczalnych pyłu zawieszonego w obszarach aglomeracji miejskich. Otrzymane wyniki mają także znaczny wpływ dla rozwoju dyscypliny metrologicznej w zakresie poprawnej oceny masy PM metodami grawimetrii i wyznaczenia precyzji pomiarów masy PM za pomocą różnych narzędzi pomiarowych (wagi, automaty ważące). Woda jako składnik będący w fazie nieustannych przemian fizykochemicznych wpływa na odchylenia masy w pomiarach PM i w zależności od czasu kondycjonowania filtrów, sposobu pobierania pyłu, wielkości masy PM, warunków transportu próbek do laboratorium czy chociażby warunków panujących w komorze ważenia będzie w stopniu istotnym odchylać wyniki masy. Ważną kwestią w badaniach monitoringowych zmierzających do maksymalnie dokładnego określenia masy PM będzie także odpowiedni dobór materiału filtracyjnego do poboru pyłu. Otrzymane wyniki wskazują, że filtry kwarcowe oraz szklane pozwalają otrzymać większą stabilność pomiarów masy w stosunku do filtrów nylonowych czy filtrów z PTFE, jednak z punktu widzenia określenia zawartości wody metodami miareczkowania najlepszym wyborem jest zastosowanie filtrów z PTFE z uwagi na ich hydrofobowość.
