Terpene and terpenoid emissions and secondary organic aerosol production
Terpen ve terpenoid emisyonları ve ikincil organik aerosol üretimi
- Tez No: 739350
- Danışmanlar: PROF. DR. PAUL V. DOSKEY
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2013
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Michigan Technological University
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 230
Özet
Amerika Birleşik Devletleri ortabatısındaki ince aerosolün yaklaşık %90'ı, ikincil organik aerosol (SOA) üretimine atfedilen oldukça büyük bir fraksiyona sahip bölgesel bir bileşene sahiptir. Ozark Ormanı, izopren (> 150 mg m-2 d-1), monoterpenler (10-40 mg m-2 d-1) ve seskiterpenler (10-40 mg m-2d-1) gibi biyojenik SOA öncülerinin önemli bir kaynağıdır. Antropojenik kaynaklar, ikincil sülfat ve nitrat ve biyokütle yakma (%51-60), araç emisyonları (%17-26) ve endüstriyel emisyonları (%16-18) içerir. Araç emisyonları, SOA öncüllerinin önemli antropojenik kaynakları olan uçucu ve buhar fazlı, yarı uçucu alifatik ve aromatik hidrokarbonların önemli bir kaynağıdır. SOA öncüllerinin kısa ömrü ve fonksiyonel oksidasyon ürünlerinin karmaşık karışımı; hızlı örneklemeyi, nicel işleme yöntemlerini ve kapsamlı organik moleküler analizi, SOA oluşum yollarının daha iyi anlaşılmasıiçin kapsamlı bir stratejinin temel öğeleri haline getirir. Bölgesel ölçekte SOA üretimi tahminindeki belirsizlikler fazladır ve biyojenik emisyon envanterlerindeki belirsizlikler ile ortam koşulları altında SOA oluşumunun ölçümü ile ilgilidir. Bu çalışma, yaprak ve kortikal oleoresin bileşimine dayalı bir kozalaklı ağaç emisyon envanteri geliştirilmesi, kozalaklı ağaçların yaprak ve gövde emisyonlarındaki terpen ve terpenoid içeriklerini tahmin etmek için bir model geliştirilmesi, SOA öncüllerinin ve oksidasyon ürünlerinin kapsamlı organik moleküler karakterizasyonu için işleme ve analitik tekniklerin geliştirilmesi, OA ve buhar fazlı organik maddeyi ölçmek için yüksek hacimli numune alma tekniğinin uygulanması ve SOA öncüleri ve oksidasyon ürünlerindeki zamansal ve günlük eğilimleri değerlendirmek için yürütülen 5 günlük bir saha deneyinin sonuçlarını içerecek şekilde bir alt-üst model yaklaşımı ile sunmaktadır. Uçuş zamanı kütle spektrometre algılamasına sahip kapsamlı iki boyutlu gaz kromatografisi ile, Pinus sylvestris, Picea mariana, and Thuja occidentalis'in ticari olarak mevcut uçucu yağlarında sırasıyla toplam 98, 115 ve 87 terpen ve terpenoid türü ve miktarları belirlenmiştir. (GC x GC-ToF-MS). Literatür analizi, kortikal oleoresin bileşiminin en yaşlı dalların yaprak bileşimine benzer olduğunu göstermiştir. Yaprak ve kortikal oleoresin kaynaklı terpen ve terpenoid emisyonlarının belirtilerinin tahmini için önerdiğimiz kavramsal modelimiz, yaprak ve gövde salma yollarının emisyon potansiyellerinin farklı olduğunu ve reçine kabarcıkları oluşturan veya otçullar veya patojenler tarafından zarar verilen kozalaklı ağaç türleri için dikkate alınması gerektiğini göstermiştir. Yöntem 1 ve 2 için ortalama türevlendirme verimlilikleri sırasıyla %87.9 ve %114 idi. Yöntem 1'in daha düşük ortalama türevlendirme verimliliğine rağmen, belirgin avantajlar, tüm multi ve poli fonksiyonel türler için daha yüksek bir türevlendirme verimi kesinliği ve sıralı türevlendirme için daha az işlem adımı içeriyordu. GC x GC – ToF-MS kullanılarak Yöntem 1 için algılama limitleri 0.09-1.89 ng µL-1 idi. SOA öncüllerinin karmaşık karışımının ve türevlendirilmiş oksidasyon ürünlerinin varsayımsal bir GC × 2GC analizi için teorik bir alıkonma endeksi diyagramı geliştirildi. Genel olarak, türler (alkil diester referans bileşiklerine göreceli olarak) birincil sütundan (DB-210) n'ye göre ve ikincil sütunlardan (BPX90, SolGel-WAX) işlevselliğe göre bantlar halinde ayrıştırıldı, ve bu, esasen GC × 2GC alıkonma diyagramını bir Karbon sayısı-işlevselliği gridi yapar. İşlevselliğe göre türler 35 gruba ayrıldı ve her grup içindeki türler, n ile iyi bir ayrışma sergiledi. XAD-2 reçinesinin diklorometan ile Soxhlet ekstraksiyonuylan-alkanlar ve poliaromatik hidrokarbonların (PAH'ler) ortalama geri kazanımları sırasıyla 80.1 ± 16.1 ve 76.1 ± 17.5% idi. Araç emisyonları HSVOC'ler için temel kaynaktı [yani, çözülmüş alkanlar, çözülmemiş kompleks karışım (UCM), alkilbenzenler ve 2- ve 3-halkalı PAH'lar]. 0600-1000 saatleri arasında monoterpenlerin olmaması ve aynı dönemde yüksek monoterpenoid konsantrasyonları, gece boyunca ve sabahın erken saatlerinde önemli monoterpen kayıplarının göstergesiydi. ~2 saat çözünürlükle ortam havasında toplanan numunelerdeki SOA öncüllerinin ve ürünlerinin, daha sonra GC x GC-ToFMS ile kapsamlı organik moleküler karakterizasyonu, SOA oluşum modellerini değerlendirmek için kullanılabilecek biyojenik ve antropojenik SOA oluşumlarını belirlemek için umut verici bir yöntemdir.
Özet (Çeviri)
Approximately 90% of fine aerosol in the Midwestern United States has a regional component with a sizable fraction attributed to secondary production of organic aerosol (SOA). The Ozark Forest is an important source of biogenic SOA precursors like isoprene (> 150 mg m-2 d-1), monoterpenes (10-40 mg m-2 d-1), and sesquiterpenes (10-40 mg m-2d-1). Anthropogenic sources include secondary sulfate and nitrate and biomass burning (51-60%), vehicle emissions (17-26%), and industrial emissions (16-18%). Vehicle emissions are an important source of volatile and vapor-phase, semivolatile aliphatic and aromatic hydrocarbons that are important anthropogenic sources of SOA precursors. The short lifetime of SOA precursors and the complex mixture of functionalized oxidation products make rapid sampling, quantitative processing methods, and comprehensive organic molecular analysis essential elements of a comprehensive strategy to advance understanding of SOA formation pathways. Uncertainties in forecasting SOA production on regional scales are large and related to uncertainties in biogenic emission inventories and measurement of SOA yields under ambient conditions. This work presents a bottom-up approach to develop a conifer emission inventory based on foliar and cortical oleoresin composition, development of a model to estimate terpene and terpenoid signatures of foliar and bole emissions from conifers, development of processing and analytic techniques for comprehensive organic molecular characterization of SOA precursors and oxidation products, implementation of the high-volume sampling technique to measure OA and vapor-phase organic matter, and results from a 5 day field experiment conducted to evaluate temporal and diurnal trends in SOA precursors and oxidation products. A total of 98, 115, and 87 terpene and terpenoid species were identified and quantified in commercially available essential oils of Pinus sylvestris, Picea mariana, and Thuja occidentalis, respectively, by comprehensive, two-dimensional gas chromatography with time-of-flight mass spectrometric detection (GC × GC-ToF-MS). Analysis of the literature showed that cortical oleoresin composition was similar to foliar composition of the oldest branches. Our proposed conceptual model for estimation of signatures of terpene and terpenoid emissions from foliar and cortical oleoresin showed that emission potentials of the foliar and bole release pathways are dissimilar and should be considered for conifer species that develop resin blisters or are infested with herbivores or pathogens. Average derivatization efficiencies for Methods 1 and 2 were 87.9 and 114%, respectively. Despite the lower average derivatization efficiency of Method 1, distinct advantages included a greater certainty of derivatization yield for the entire suite of multi- and poly-functional species and fewer processing steps for sequential derivatization. Detection limits for Method 1 using GC × GC- ToF-MS were 0.09-1.89 ng μL-1. A theoretical retention index diagram was developed for a hypothetical GC × 2GC analysis of the complex mixture of SOA precursors and derivatized oxidation products. In general, species eluted (relative to the alkyl diester reference compounds) from the primary column (DB-210) in bands according to n and from the secondary columns (BPX90, SolGel-WAX) according to functionality, essentially making the GC × 2GC retention diagram a Carbon number-functionality grid. The species clustered into 35 groups by functionality and species within each group exhibited good separation by n. Average recoveries of n-alkanes and polyaromatic hydrocarbons (PAHs) by Soxhlet extraction of XAD-2 resin with dichloromethane were 80.1 ± 16.1 and 76.1 ± 17.5%, respectively. Vehicle emissions were the common source for HSVOCs [i.e., resolved alkanes, the unresolved complex mixture (UCM), alkylbenzenes, and 2- and 3-ring PAHs]. An absence of monoterpenes at 0600-1000 and high concentrations of monoterpenoids during the same period was indicative of substantial losses of monoterpenes overnight and the early morning hours. Post-collection, comprehensive organic molecular characterization of SOA precursors and products by GC × GC-ToFMS in ambient air collected with ~2 hr resolution is a promising method for determining biogenic and anthropogenic SOA yields that can be used to evaluate SOA formation models.
Benzer Tezler
- Terpene and terpenoid emissions and secondaryorganic aerosol production
Başlık çevirisi yok
ROSA M. FLORES-RANGEL
- Adaçayı (Salvia officinalis L.) genomunun de novo sekanslanması ve fonksiyonel anotasyonu
De novo sequencing and functional annotation of the sage (Salvia officinalis L.) genome
FATIMA ŞEN
Doktora
Türkçe
2023
BiyoteknolojiNecmettin Erbakan ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ TEVFİK UNCU
- Kızılçam (pinus brutia ten.)'da yüksekliğe bağlı terpen profillerinin varyasyonu
Altitudinal variation of terpene profiles in turkish redpine (pinus brutia ten.)
CAVİDAN GÜZEL
- İnek ve koyun krema ve yoğurdundan üretilen tereyağların özellikleri ve bu tereyağlardan elde edilen sadeyağların depolama sırasında kalite kriterlerinde meydana gelen değişimlerin belirlenmesi
Properties of butter produced from ovine and bovine yoghurt and cream and determine of sadeyag made from these butter during storage of changes in quality criteria
MEHMET ŞÜKRÜ KARAKUŞ
Doktora
Türkçe
2022
Gıda MühendisliğiHarran ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET FERİT ATASOY
- Photobromination of (+)-camphene and efficient synthesis of novel camphene based compounds through suitable reactions
(+)-kamfenin fotobrominasyonu ve uygun reaksiyonlar yoluyla yeni kamfen temelli bileşiklerin etkili sentezi
MD ZAHIDUL ISLAM
