mgr

mgr. Bartłomiej Witkowski
Warszawa, dn. 19. 11. 2013 r.
Wydział Chemii UW
Pracownia Fizyki i Radiochemii
Autoreferat rozprawy doktorskiej pt.:
„Badanie procesu nukleacji wtórnego aerozolu organicznego powstałego w
reakcji ozonolizy α-pinenu”
Promotor: dr hab. Tomasz Gierczak
Praca doktorska ma na celu lepsze zrozumienie mechanizmu powstawania wtórnych
aerozoli organicznych w atmosferze, w wyniku reakcji ozonu, z lotnymi związkami organicznymi
pochodzenia naturalnego. Znajomość mechanizmu powstawania aerozoli jest niezbędna dla
prawidłowego oszacowania ich wpływu na bilans radiacyjny oraz klimat Ziemi. W tym celu skład
świeżo powstałego wtórnego aerozolu organicznego (secondary organic aerosol, SOA) był
analizowany za pomocą chromatografii cieczowej połączonej z tandemową spektrometrią mas z
jonizacją przez elektrorozpylanie (LC-ESI/MSn). SOA został wytworzony w reaktorze
przepływowym w temperaturze 20°C i pod ciśnieniem 1 atm. a czas powstawania wynosił < 1
min. Aby rozstrzygnąć obecne niepewności dotyczące struktury zalążków nukleacji SOA
powstałego w wyniku ozonolizy α-pinenu, zostały opracowane metody analizy αacyloksyhydroperoxy aldehydów oraz oligomerów zawierających grupę karboksylową. Obydwa
typy związków są obecnie rozważane, jako potencjalne zalążki nukleacji. Jednak, do tej pory nie
zostały
przedstawione
żadne
bezpośrednie
dowody
potwierdzające
obecność
α-
acyloksyhydroperoxy aldehydów w próbkach SOA. Ponadto, tylko niewielka ilość danych
wskazuje, iż zalążkami nukleacji są kwasowe oligomery. α-Acyloksyhydroperoxy aldehydy po raz
pierwszy zostały analizowane za pomocą LC-ESI/MSn. W wyniku analizy widm fragmentacyjnych
został
zaproponowany
ogólny
mechanizm
fragmentacji
adduktów
amonowych
α-
acyloksyhydroperoxy aldehydów; mechanizm ten został potwierdzony za pomocą analizy
izotopowo
znaczonych
analogów.
Zaproponowany
mechanizm
fragmentacji
został
wykorzystany po to, aby przewidzieć widmo masowe α-acyloksyhydroperoxy aldehydów, które
nie mogły być zsyntezowane. W próbkach SOA wytworzonych w reaktorze przepływowym, αacyloxyhydroperoxy aldehydy nie zostały wykryte w znaczących ilościach i prawdopodobnie nie
brały udziału w procesie nukleacji aerozolu. Otrzymane wyniki wskazują, iż nukleacja
prawdopodobnie nie zachodzi w fazie gazowej. Jednocześnie, zostało udowodnione, że
kwasowe oligomery są wytwarzane już na wczesnych etapach formowania SOA. Stwierdzono
także, iż absorpcja związków karbonylowych w wyniku formowania się oligomerów jest ważnym
mechanizmem wzrostu cząstek aerozolu na wczesnych etapach jego powstawania. Po raz
pierwszy,
izotopowo
znaczony
prekursor
(cykloheksen-d10)
został
wykorzystany
do
zaproponowania struktur do tej pory nieznanych oligomerów. Zidentyfikowane oligomery
najprawdopodobniej
powstały
w
wyniku
reakcji
związków
karbonylowych.
Wyniki
przedstawione w pracy wskazują, iż obecnie zaproponowany mechanizm nukleacji powinien
zostać zaktualizowany.