1. Mirk Mihály
Fényszóráson alapuló optikai
részecskeszámláló berendezések
alkalmazása a környezeti aeroszol
kutatásban
Témavezető:
Alföldy Bálint

2. Aeroszol
 Def.: A légköri aeroszol a levegőben lebegő szilárd és/vagy
cseppfolyós részecskék kolloid diszperz rendszere
 Forrás: természetes/mesterséges; elődleges/másodlagos
 Keletkezés: koaguláció(folyadék) /akkumuláció(szilárd) ; felszín
aprózódásával

3. Méret szerinti módusok
 Gravitációs ülepedési sebesség:
2r 2 ρ p g
vg =
9µ
 koaguláció/akkumuláció miatti
csökkenés:
dN1
− = K c N1 N 2
dt
 Kc sugárcsökkenésre tetemesen
nő
 nukleációs (dp < 0,1 μm),
akkumulációs (0,1 μm < dp < 2,0
μm) és durva(dp >2 μm) módus
 Maximum: 0,1-1 μm

4. Hatásai:
 Élettani:  Éghajlati:
 Légzéssel jut be  Sugárzási kölcsönhatás
 Fényszórás (I
max =0,1-1 μm)
 Asztma
 krónikus légúti  abszorpció
megbetegedések  felhőképződés
 koszorúér betegségek  Kondenzációs magok
 Légzőszervi rák  Több kisebb felhőcsepp
 Stabilabb felhők
 Hatékonyabb visszaszórás
 Légkör hűlése

5. Optikai jelenségek
 Szóródás:
 Részek oszcillálnak, minden irányban
visszasugároznak
 Abszorpció:
 Részek oszcillálnak, energia egy
részét átalakítják, minden irányban
visszasugároznak
 P pontbeli teljes szórt fény = az ottani szórt
hullámok fázishelyes szuperpozíciója
 Fáziskülönbségek függnek: megvilágítási
irány, részecske mérete és alakja
 Amplitúdó, fázis anyagfüggő
 Egyrészecske modell: egyik részecske
szórt tere sem hat számottevően a
másikra, így:
 ∑
a teljes szórt mező= szórt terek

6. Optikai közelítések
 Kis részecskén való  Mie-szórás:
szórás/abszorpció Maxwell egyenletekből
(Rayleigh-szórás): levezetett szóráskép:
 4 
2
λ4 ⋅ σ sca _ 0
0
σ sca =  πN  r 6
3  λ4
4  3 λ0 ⋅ σ abs _ 0
σ abs =  πN r
3  λ

7. Aethalometer I.
 Abszorpciós elvű, szűrős, real-time műszer
 elnyelő részecskék:
 Fekete szén: hullámhosszfüggetlen törésmutató
 Barna szén: hullámhosszfüggő a törésmutató képzetes része
 Ásványi por: széles körben változó ásványok keveréke
 Feltételezések:
 szórás/abszorpció nem változik, ha egy vékony rétegbe koncentráljuk a
részecskéket
 szűrőn való szórás elhanyagolható
 a szűrőn/ben, a részecskén/ben történő optikai jelenségek
kölcsönhatása elhanyagolható
 ha a részecskék alakja a szűrőre kerülés után megváltozik, akkor sem
befolyásolja az optikai tulajdonságait

8. Aethalometer II.
 A mérő és a ref. nyaláb logaritmikus intenzitás aránya:
I 
ATN = 100 ⋅ ln 0 
 Feketeszén mennyiség:
 I 
[ BC ] = α abs =
A ⋅ ∆ATN
σ abs σ abs ⋅ F ⋅ T
Ahol A: felület, F: térfogati szívási sebesség, T: idő
 Nem lineáris a BC ATN függés  Korrekció (PSAP):
BCkorrigált = (1 − k ⋅ ATN ) BC0
Ahol:
BC 0 (t i +1,kez det ) − BC 0 (t i ,vég )
ki =
ATN (t i +1,kez det ) ⋅ BC 0 (t i +1,kez det ) − ATN (t i ,vég ) ⋅ BC 0 (t i ,vég )

9. Grimm aeroszol spektrométer

10. Grimm mérés
1000000
100000
10000
gyakoriság (db)
1000
100
10
1
1 10 100 1000 10000 100000
0
átmérő (nm)

11. Grimm mérés
dN
f =
d log D
10000000
1000000
100000
gyakoriság (db)
10000
1000
100
10
1
1 10 100 1000 10000 100000
átmérő (nm)

12. N 7826226 1200
M 124,9925 1300
sD 0,202053 0,27

13. Aethalométer mért adat
9000
8000
7000
koncetráció (ng/m^3)
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
1 51 101 151 201 251 301 351 401 451 501 551 601 651 701
mérési pont (db)

14. nagyítva
9000
8000
7000
BC koncentráció (ng/m^3)
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
1 41 81 121 161
mérési pont (db)

15. korrigált
14000
370nm
12000 BC korrigált
koncentráció (ng/m^3)
10000
8000
6000
4000
2000
0
1 51 101 151 201 251 301 351 401 451 501 551 601 651 701
mérési pont (db)

16. Külön köszönet
Alföldy Bálintnak
Török Szabinának
Groma Veronikának
Börcsök Endrének
Osán Jánosnak