Analýza izotopů v aerosolových částicích

Analýza izotopů v aerosolových částicích je moderní, ještě se rozvíjející metoda, která skýtá veliký potenciál pro určování zdrojů těchto částic, ale také pro studium procesů, které se v atmosféře odehrávají. Právě tomuto tématu se věnuje nedávná studie, kterou provedl výzkumný tým z Oddělení chemie a fyziky aerosolů ve spolupráci s týmem prof. Kawamury z Chubu Univerzity v Japonsku. Práci zabývající se systematickou sezónní studií izotopového složení stabilního uhlíku ¹³C v atmosférickém aerosolu nedávno otiskl prestižní časopis Science of the Total Environment.

Práce popisuje výzkum prováděný na vzorcích plynné fáze a jemného aerosolu (PM_2.5), odebíraných  přímo v areálu Ústavu chemických procesů v Praze-Suchdole. Vzorky reprezentují městské pozadí s původním předpokladem, že zdroje aerosolových částic budou rozdílné pro jednotlivá roční období. A skutečně, různé izotopové složení δ¹³C zejména v zimě a létě potvrdilo rozdílné sezónní zdroje uhlíkatých aerosolů. V zimě se jedná o izotopové složení odpovídající spíše antropogenním zdrojům z vytápění, zatímco v létě se jednalo spíše o emise z biogenních zdrojů. Hlavním cílem studie ale bylo zjistit, zda budou rozdílné zdroje a tím i rozdílné chemické složení celkového aerosolu ovlivňovat distribuci izotopů uhlíku mezi plynnou a aerosolovou fází. Znalost rozdělení izotopů mezi těmito dvěma fázemi je totiž důležité pro detailnější studium procesů, které v atmosféře probíhají. Tato data mohou také posloužit jako vstupní parametry modelů, které se používají pro určování zdroje aerosolů. Detailní analýza však oproti předpokladům ukázala, že i přes rozdílné izotopové složení δ¹³C v různých ročních obdobích, jeho distribuce mezi plynnou a aerosolovou fází je prakticky neměnná. To ukazuje na fakt, že distribuce stabilních izotopů uhlíku v celkové sumě uhlíkatých aerosolů v atmosféře je hlavně fyzikální proces, na který detailní chemické složení aerosolu resp. plynné fáze nemá významný vliv. Celkově se ale i tak jedná o významné zjištění, které ve svém důsledku vedlo ke zjednodušení parametru pro vývoj izotopových modelů pro určování zdroje aerosolů.

• Vodička P., Kawamura K., Schwarz J., Ždímal V., Seasonal changes in stable carbon isotopic composition in the bulk aerosol and gas phases at a suburban site in Prague, Sci. Total Environ. 803, 149767, 2022. DOI