Az aeroszoltudomány születése John Aitken (1839–1919) skót fizikus nevéhez köthető, aki a koniszkóp feltalálásával egy egészen új tudományterület alapjait fektette le. A légköri aeroszol részecskék vizsgálata az azóta eltelt közel 150 év alatt nagy fejlődésen ment keresztül, melyhez fizikusok, kémikusok, meteorológusok és más terület szakemberei alapjaiban járultak hozzá. Ennek a multidiszciplináris területnek a fontosságát az aeroszol részecskék éghajlati és egészségügyi hatásai adják.
Az éghajlati hatás alatt a légköri részecskék albedó alakításában és felhőképződésben betöltött szerepére gondolhatunk. Ezek a klímaváltozás szempontjából kulcsfontosságú tényezők, melyek bizonytalansága a legnagyobb a különböző éghajlati modellek bemenő paraméterei közül. A klímaváltozás várható következményeinek pontosabb feltérképezése miatt az ENSZ Éghajlatváltozási Kormányközi Testülete (IPCC) is kiemelten foglalkozik az aeroszol részecskék tulajdonságaival. Ezen részecskék egészségügyi hatásai a légzőrendszerben való kiülepedésükkel kapcsolatos. A legkisebb részecskék ráadásul többletkockázatot jelentenek a hasonló kémiai összetételű, de nagyobb méretűekhez képest. Ennek oka többek között a kis méret és a nagy fajlagos felület, melynek eredményeként nagyobb biológiai aktivitással rendelkeznek. A legkisebb részecskék eljutnak a tüdő legmélyebb régióiba is. Az érfalat átlépve bejuthatnak a vérkeringésbe, és módosíthatják akár a véralvadékonyságot is. Másrészt ez elősegíti a részecskék eljutását más szervekbe, amik tisztulási képessége igen csekély. Újabb kapcsolatot vélnek felfedezni a légköri részecskék számkoncentrációja és bizonyos kórházi ellátások száma között városi lakosság esetén.
Az ELTE Természettudományi Karán a BpART Aeroszol Kutató és Oktató Platformon folynak kutatások a légköri aeroszol témakörében. A csoportban a kutatás online és offline méréseket és modellezési munkákat is felölel. Néhány éve a kutatás középpontjában az ultrafinom aeroszol részecskék vannak, melyeknek az átmérője kisebb, mint száz nm. A részecskék lehetnek antropogén eredetűek, ezek tüzeléshez, fűtéshez, égetéshez és gépjármű-emisszióhoz kapcsolódnak. Másik lehetséges keletkezési mód a légköri nukleáció, mikor a légkörben lévő légnemű elővegyületek fotokémiai reakciókban fázist váltanak, és új részecskék születnek. A folyamat vizsgálatának egyik módja, hogy a részecskék méreteloszlását folyamatosan regisztráljuk. A méreteloszlások időbeli változása mutatja meg, hogy milyen légköri folyamatok játszódnak le, és újrészecske-képződés történt-e. Egy nap kb. 180 méreteloszlás felvétele történik meg, és napi alapon történő ábrázolását kontúrgörbéknek nevezzük (1. ábra). A kontúrgörbék vizsgálata vizuális módon történik, és nukleációs vagy nem-nukleációs napokként kategorizálhatjuk őket aszerint, hogy a piros színű alakzat az ábrán látható vagy sem. Ezt a széles körben alkalmazott módszert klasszifikációnak nevezik, és ez az első alapvető lépés a mérési adatok kiértékelésében.
1. ábra: Újrészecske-képződés 2017.06.05-én Budapesten
Újabban vannak kísérletek mesterséges intelligencia használatán és mintázatfelismerésen alapuló módszerek fejlesztésére is a klasszifikáció elősegítésére. Ennek oka, hogy általában nagyszámú kontúrgörbét kell osztályozni. A kutatócsoportban egy új megközelítésben a kontúrgörbe adatait feldolgozva hallgathatóvá tesszük a mérési adatokat. Ennek az alapja az, hogy a kontúrgörbét transzformáljuk úgy, hogy a részecskék átmérője helyett emberi fül számára hallható, praktikusan egymással összhangban lévő frekvenciákat választunk ki. A színskálával jelölt normalizált részecskekoncentrációt hangerővé alakítjuk, míg az időtengelyen nem változtatunk. Ennek az az eredménye, hogy nukleációs napokon hangos, éles hangot hallunk adott frekvenciánál, és a részecskék növekedésével a frekvencia változik. Ezáltal egy karakterisztikus hangminta jön létre, mely kizárólag az újrészecske-képződésre jellemző. Az egy napot bemutató hangfájlban esetenként megjelenhetnek a gépjármű-emissziót vagy más antropogén eredetű részecskéket reprezentáló hangok is, melyek torzíthatják a hangmintát. Jövőbeli tervek között szerepel egy mobilapplikáció fejlesztése, mellyel egy tetszőleges nap mérési adatait alakíthatjuk át hangformátummá. Ezáltal az egyetemi hallgatók első kézből ismerhetik meg a légkörkémiai folyamatokat és közelebb kerülhetnek a tudományos kutatáshoz is.
Dr. Németh Zoltán, tudományos munkatárs, a BpART laboratórium tagja
Az Emberi Erőforrások Minisztériuma ÚNKP-18-4 kódszámú Új Nemzeti Kiválóság Programjának támogatásával készült
