Moleculaire karakterisering van polaire organosulfaten in secundair organisch aerosol van isopreen en onverzadigde aldehyden met behulp van vloeistofchromatografie/(–)elektrospray ionisatie massaspectrometrie

Promovendus/a: Mohammad Safi Shalamzari

Promotor: Magda Claeys

Co-promotoren: Willy Maenhout en Karel Strijckmans


Atmosferische aërosolen staan gekend als een van de meest belangrijke parameters die verschillende aspecten van onze planeet beïnvloeden, gaande van klimaatsverandering, luchtkwaliteit, zichtbaarheid, tot menselijke gezondheid. Teneinde hun rol in de chemie en de fysica van de atmosfeer en ons leven te kunnen voorspellen en te begrijpen is het nodig om inzicht te krijgen in hun bronnen, vormings­mechanismen, eigenschappen, en chemische samenstelling.

Biogene vluchtige organische verbindingen (BVOCs) worden geëmitteerd door natuurlijke bronnen (bv. vegetatie) onder natuurlijke omstandig­heden en als antwoord op stress, en zijn de belangrijkste precursoren voor atmosferische aërosolen, meer bepaald, secundair organisch aërosol (SOA), dit is organisch aërosol dat wordt gevormd door oxidatie van vluchtige organische verbindingen, zowel van natuurlijke als antropogene oorsprong, in de gas- en deeltjesfase. Dit doctoraat handelt voornamelijk over de structuurkarakterisering van polaire organosulfaten, BVOC oxidatieproducten die van atmosferisch belang zijn omdat ze hydrofiel zijn en als dusdanig wolkprocessen kunnen beïnvloeden.

Organosulfaten hebben een gemengde biogene en antropogene oorsprong omdat ze worden gevormd in reacties van BVOCs of hun oxidatieproducten met zwavelzuur, dat zelf gevormd door oxidatie van zwaveldioxide dat van antropogene oorsprong is. Ze dragen ook bij tot de aërosolzuurtegraad door de aanwezigheid van de sulfaatgroep. Er is veel informatie beschikbaar over SOA vorming uitgaande van terpenen en isopreen, maar daarmee in tegenstelling is er weinig geweten over SOA vorming uitgaande van de “green leaf volatiles” (GLVs), die worden geëmitteerd als planten worden beschadigd of worden aangevallen door insecten. 3-Z-hexenal is een belangrijk GLV dat in het celmembraan wordt gevormd uitgaande van het onverzadigd vetzuur α-linolzuur door de inwerking van de enzymes lipoxygenase en hydroperoxide, en het wordt gedeeltelijk geïsomerizeerd tot 2-E-hexenal. Het C5-onverzadigd aldehyde 2-E-pentenal is een gekend fotolyseproduct van 3-Z-hexenal.

Twee types aërosolmonsters werden onderzocht: enerzijds, gearchiveerde PM2.5 (particulate matter met een aërodynamische diameter ≤ 2.5 μm) monsters, die werden gecollecteerd in K-puszta, Hongarije, een landelijke site met een gemengde vegetatie van loof- en naaldbomen, en, anderzijds, SOA monsters die werden geproduceerd uitgaande van BVOCs, die dienst deden als precursoren voor de onderzochte organosulfaten, meer bepaald, de onverzadigde aldehyden 2-E-pentenal, 2-E-hexenal en 3-Z-hexenal. Voor wat betreft analytische methodologie, werd uitvoerig gebruik gemaakt van vloeistofchromatografie in combinatie met elektrospray ionizatie massaspectrometrie in de negatieve ionenmode [LC/(–)ESI-MS], meer bepaald, ionentrap tandem MS, hoge-resolutie MS, en gedetailleerde interpretatie van MS gegevens.

Er kon duidelijk worden aangetoond in dit werk dat de onverzadigde aldehyden, 2-E-pentenal, 2-E-hexenal en 3-Z-hexenal, zoals isopreen fungeren als biogene precursoren voor polaire organosulfaten. Ook werden er tentatieve vormingsmechanismen voorgesteld.