A légköri aeroszol a levegő és a benne eloszlatott szilárd és folyékony részecskék rendszere. A részecskék átmérője a néhány nanométertől 100 mikrométerig terjed. A részecskék mérete és keletkezési módjuk között szoros összefüggés van. A legnagyobbak tipikusan mechanikai folyamatok által jönnek létre (szél, mállás, erózió), míg a legkisebb részecskék közvetlenül vagy fizikai-kémiai reakciók és folyamatok által fázisváltással juthatnak a légkörbe. Az általunk vizsgált légköri ultrafinom aeroszol részecskék (d<100 nm) keletkezhetnek magashőmérsékletű folyamatokban (égetés, tüzelés, fűtés, gépjármű-emisszió), vagy légköri nukleáció és az azt követő növekedés (újrészecske-képződés) által. Az utóbbi alatt azt az elsőrendű fázisváltást értjük, amikor homogén, légnemű komponensekből (SO2, VOC: Volatile Organic Compounds, illékony szerves vegyületek) fotokémiai oxidáció útján kisebb gőznyomású, kondenzációra képes gőzök (pl. H2SO4) keletkeznek, melyek további légköri vegyületekkel (H2O, NH3, aminok) reagálva új folyadék és/vagy szilárd fázis, vagyis aeroszol részecskék megjelenését eredményezik.
Az aeroszol részecskék szám szerinti koncentrációjának (és méreteloszlásának) mérése a légköri nukleációval kapcsolatos kutatások kapcsán eleinte távoli, tiszta környezetekben valósult meg. Korábban úgy gondolták, hogy újrészecske-képződés csak tiszta levegőben lehetséges, szennyezett (pl. városi) levegőben nem. Légköri nukleációt azóta regisztráltak számos helyszínen és régióban a világon, kontinentális területeken, óceánparton, hegyvidéken ésvárosokban is. Ennek magyarázata, hogy az újrészecske-képződést nem a források abszolút intenzitása, hanem a források és ezzel versengő, nyelő folyamatok aránya határozza meg. Azonban a terepi mérések rávilágítottak arra is, hogy a légköri nukleáció nem egyenletesen fordul elő az év során, hanem számottevő változékonysága van.
A részecskék szám szerinti koncentrációjának (és méreteloszlásának) vizsgálatára folynak mérések Budapesten, az ELTE TTK Budapest Aeroszol Kutató és Oktató Platform (BpART) laboratóriumában is. A legutóbbi, 2017. január – 2018. január közötti mérési évben a nukleációs gyakoriság 23% volt, azonban éves skálán erős változékonyságot mutatott. A havi maximum júniusban elérte a 40%-ot, míg a téli hónapokban az 5%-ot közelítette meg. Ebben szerepe van a nukleációt részben alakító meterológiai tényezőknek, (pl. relatív páratartalom, napsugárzás) és a biogén (főleg növényi) eredetű vegyületeknek is. A részecskék koncentrációjának azonban nincs éves menete, mert az általában szennyezetebb napok a nemnukleációs napok csoportjába oszthatók, míg az újrészecske-képződés tisztább napokon valósul meg, de a keletkező részecskék jelentősen hozzájárulnak a már levegőben lévő részecskék koncentrációjához. Az éves medián részecskeszám-koncentráció 10600 cm-3volt, aminek tekintélyes része (82%) esett az ultrafinom tartományba. A koncentrációnak -az éves menettel éppen ellenkezőleg- erős napi változékonysága van. Egy jellegzetes nukleációs (2017.09.29.) és nemnukleációs nap (2017.09.25.) koncentrációjának alakulásában közös a reggeli (6:00–9:00) és esti (18:00-22:00) órákban jelentkező csúcs (1. ábra). Ez a gépjármű-emisszióval, és ezáltal az emberi bioritmussal hozható kapcsolatba. Nukleációs napokon megjelenik egy csúcs 10:00–15:00 óra között. Ez a légköri nukleációból származó részecskék nemnukleációs napokhoz viszonyított „többletkoncentrációja”. A nukleáció során létrejött részecskék mennyisége gyakran összemérhető az egyéb forrásból származókkal, és rövid időszakban meg is haladhatja azt. Eltérő fizikai és kémiai tulajdonságaik, kis méretük és nagy koncentrációjuk miatt kiemelten fontos egészségügyi és éghajlati hatásuk.
- ábra: Részecskeszám-koncentráció napi menete Budapesten, nukleációs és nemnukleációs napokon
Az aeroszol részecskék éghajlatra és városi lakosságra gyakorolt hatásának jobb megértése szempontjából kiemelten fontos a hosszú adatsorok szisztematikus kiértékelése. Ez a vizsgálat a célunkhoz az évek közötti változékonyság, tendenciák és egyéb környezeti változók közötti kapcsolatrendszer felderítésének alaposabb megértésén keresztül vezethet el minket.
Dr. Németh Zoltán, tudományos munkatárs, a BpART laboratórium tagja
Az Emberi Erőforrások Minisztériuma ÚNKP-18-4 kódszámú Új Nemzeti Kiválóság Programjának támogatásával készült