Analisi qualitativa dell’aerosol atmosferico in area urbana mediante spettrometria di massa ad alta risoluzione

Die Analyse der Quellen und Transformationen organischer Verbindungen in der atmosphärischen Aerosol ist entscheidend für das Verständnis ihrer Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit, das Erdklima und biogeochemische Zyklen. Diese Studien sind jedoch aufgrund der Komplexität der Umweltmatrix des atmosphärischen Aerosols herausfordernd. Die organische Fraktion des atmosphärischen Aerosols besteht aus Tausenden von Verbindungen, die unterschiedlichen chemisch-physikalischen Transformationen unterliegen können. In dieser Arbeit wird eine Untersuchung der wasserlöslichen organischen Verbindungen (WSOCs) des atmosphärischen Aerosols präsentiert, um die Hauptchemikalien zu identifizieren und die chemische Zusammensetzung zu charakterisieren. In den letzten Jahren wurden analytische Ansätze entwickelt, die auf der Massenspektrometrie mit hoher Auflösung basieren, um die Analyse der Daten zu vereinfachen und zu verbessern. Diese Methoden ermöglichen es, die chemischen Formeln der Analytika zu bestimmen und Informationen über die chemischen Spezies in der Matrix zu erhalten.

Partikulate Materie umfasst alle festen und flüssigen Materialien, die in der Atmosphäre dispergiert sind und einen Durchmesser von einigen Nanometern bis zu mehreren Mikrometern aufweisen. Die Partikel variieren in Größe und Form, was zu unterschiedlichen Sedimentationsgeschwindigkeiten führt. Die Klassifizierung dieser Moleküle erfolgt anhand des mittleren äquivalenten Durchmessers (d ae), der den Durchmesser einer sphärischen Partikel mit einer einheitlichen Dichte beschreibt. Anhand dieses Parameters kann die atmosphärische Partikel in verschiedene Klassen unterteilt werden, wie z.B. Total Suspended Particles (TPS), PM10 und PM2.5. TPS sind Partikel, die groß genug sind, um in der Luft zu bleiben und gesammelt zu werden. PM10 und PM2.5 sind spezifische Kategorien, die auf der Größe der Partikel basieren und unterschiedliche gesundheitliche Auswirkungen haben können. Die feinen Partikel können tiefer in den menschlichen Körper eindringen und schwerwiegendere Schäden verursachen.

Die verwendeten analytischen Methoden sind entscheidend für die Qualität der Ergebnisse. Die HPLC (Hochleistungsflüssigkeitschromatographie) und die Massenspektrometrie sind zentrale Techniken in dieser Analyse. Die Massenspektrometrie ermöglicht die Identifizierung und Quantifizierung von Verbindungen in komplexen Proben. Die Verwendung von Orbitrap-MS und anderen hochauflösenden Massenspektrometern verbessert die Trennung und Identifizierung von Molekülen erheblich. Diese Technologien ermöglichen es, die chemischen Eigenschaften der analysierten Proben zu verstehen und die Daten effizient zu verarbeiten. Die Implementierung von Software zur Datenanalyse, die in der Metabolomik verwendet wird, trägt zur Identifizierung der Moleküle bei und verbessert die Genauigkeit der Ergebnisse.

Die Ergebnisse dieser Studie zeigen signifikante Unterschiede in der chemischen Zusammensetzung des atmosphärischen Aerosols in städtischen Gebieten. Die Analyse der Kendrick-Massenabweichung und der Van Krevelen-Diagramme bietet wertvolle Einblicke in die Struktur der organischen Verbindungen. Diese Methoden ermöglichen es, die chemischen Veränderungen über verschiedene Zeiträume zu verfolgen und die Auswirkungen von Umweltfaktoren zu bewerten. Die Ergebnisse sind nicht nur für die wissenschaftliche Gemeinschaft von Bedeutung, sondern auch für politische Entscheidungsträger, die Maßnahmen zur Verbesserung der Luftqualität und zum Schutz der öffentlichen Gesundheit ergreifen müssen. Die Erkenntnisse aus dieser Arbeit können als Grundlage für zukünftige Forschungen und politische Strategien dienen.