Analiza strukturalna pojedynczych cząstek sadzy w próbkach pyłu zawieszonego z obszarów uprzemysłowionych Górnego Śląska, metodą transmisyjnej mikroskopii elektronowej

• Autorzy: Pawlyta M. , Rouzaud J.-N. , Duber S.

Warianty tytułu

EN

Characterization of individual soot particles in suspended dust samples from the urban atmosphere of Upper Silesia by transmission electron microscopy

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono wyniki zastosowania transmisyjnej mikroskopii elektronowej do badań pojedynczych cząstek sadzy w próbkach pyłu zawieszonego z obszarów uprzemysłowionych. Próbki pobrano przy użyciu pyłomierza TEOM 1400 w sieci monitoringu powietrza Ośrodka Badań i Kontroli Środowiska w Katowicach w kilku miastach Górnego Śląska. Cząstki o średnicy ponad 5 žm zostały usunięte. Próbkę sadzy z silnika diesla (“diesel soot”) pobrano bezpośrednio z rury wydechowej samochodu osobowego. Morfologię cząstek sadzy zbadano przy użyciu mikroskopu transmisyjnego. Badania wymagające uzyskania obrazów o wysokiej rozdzielczości, przedstawiających nanostrukturę cząstek pierwotnych sadzy, wykonano przy użyciu mikroskopu TEM Philips CM20 (powiększenie 310 000). We wszystkich badanych próbkach agregaty sadzy występowały w znaczącej ilości. Ze względu na charakterystyczną strukturę były jednoznacznie odróżnialne od innych cząstek zawierających węgiel organiczny. Wykonane badania pozwalają scharakteryzować morfologię i nanostrukturę agregatów sadzy w próbkach pyłu zawieszonego. W badanych próbkach dominowały zwarte agregaty sadzy, złożone z relatywnie dużych cząstek pierwotnych (>40 nm). Badając strukturę pojedynczych cząstek sadzy w próbkach pyłu zawieszonego i wykorzystując informację, że jest ona pod względem struktury analogiem sadzy technicznej i sadzy otrzymywanej w warunkach laboratoryjnych, możliwe jest wskazanie ich potencjalnych źródeł emisji.

EN

Transmission electron microscopy has been used for the characterization of individual soot particles in suspended dust samples from industrial areas . Seven aerosol samples were collected by a TEOM 1400 measuring instrument for Air Pollution Monitoring Network from the atmosphere of five towns in Upper Silesia (Poland). Particles with aerodynamic diameters greater than 2.5 žm were pre–removed. One sample (“diesel soot”) was obtained directly from the exhaust pipe of a car with a diesel engine. A microscope was used to visualize particle morphologies and sizes. High Resolution (HRTEM) imaging was performed on a TEM Philips CM20 microscope (magnification 310 000) to visualize particle nanostructures. Soot aggregates were a widespread component of the all examined samples, with a structure dissimilar to char, organic-type and biogenic carbonaceous particles. The applied method makes it possible to indicate distinct types of soot aggregates with diverse morphologies and microtextures. In the examined aerosol samples compact aggregates with relatively large primary particles (>40 nm) dominate. Taking into consideration that the microtexture of airborne soot is very similar to those of carbon black obtained in laboratory conditions, the characterization of airborne soot particles in the samples collected from the atmosphere offers the possibility to identify the sources of potential emission.

Słowa kluczowe

PL

analiza pojedynczych cząstek; mikroskopia elektronowa transmisyjna; agregat sadzy; sadza techniczna; cząstki zawierające węgiel organiczny

EN

single particle analysis; transmission electron microscopy; soot aggregate; carbon black; carbonaceous chars

• Wydawca: Wydawnictwo Górnicze Sp. z o.o.
• Czasopismo: Karbo
• Rocznik: 2007
• Tom: Nr 3
• Strony: 177--183
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., 6 rys., 3 tabl.

Twórcy

autor

Pawlyta M.

autor

Rouzaud J.-N.

autor

Duber S.

• Uniwersytet Śląski, Wydział Nauk o Ziemi, Sosnowiec,

Bibliografia

• 1. Novakov T., Penner J.E., Nature, 1993, nr 365, p. 823.
• 2. Penner J.E., In: Charlson, R.J., Heintzenberg J. (Eds.), Aerosol Forcing of Climate, John Wiley and Sons, Chichester, 1995, p. 91.
• 3. Ebert M., Weinbruch S., Hoffmann P., Ortner H.M., Atmospheric Environment, 2004, vol. 38, p. 6531.
• 4. Chen Y., Shah N., Huggins F.E., Huffman G.P, Atmospheric Environment, 2006, vol. 40, p. 651.
• 5. Kennedy I.M., Progress in Energy and Combustion Science, 1997, vol. 23 (2), p. 95.
• 6. Kittleson D.B., Journal of Aerosol Science, 1998, vol. 29, p. 575.
• 7. Pósfai M., Molnár A., In: Vaughan, D.J., Wogelius, R.A. (Eds.), Environmental mineralogy, EMU Notes in Mineralogy 2 (6), Eötvös University Press, Budapest, 2000, p. 197.
• 8. Clague A.D.H., Donnet J.B., Wang T.K., Peng J.CM., Carbon, 1999, vol. 37, p. 1553.
• 9. Manzello S.L., Choi M.Y., International Journal of Heat and Mass Transfer, 2002, vol. 45 (5), p. 1109.
• 10. Luo C.H., Lee W.M.G., Lai Y.C., Wen C.Y., Liaw J.J., Atmospheric Environment, 2005, vol. 39, p. 3565.
• 11. Hess W.M., Herd C.R., 1993. In: Donnet, J.B., Bansal, R.C., Wang, M.J. (Eds.), Carbon Black. Dekker, New York, pp. 89-173.
• 12. Oberlin A., In: Thrower PA, editor, Chemistry and physics of carbon, vol.22, New York: Marcel Dekker, 1989, pp. 1-143.
• 13. Jäger C., Henning Th., Schlögl R., Spillecke O., Journal of Non-Crystalline Solids, 1999, vol. 258, p. 161.
• 14. Rouzaud J.N., Clinard C., Fuel Proces. Technol., 2002, vol. 77-78, p. 229.
• 15. Chen Y., Shah N., Braun A., Huggins F.E., Huffman G.P., Energy and Fuels, 2005, vol. 19, p. 1644.
• 16. Vander Wal R.L., Yezerets A., Currier N.W., Kim D.H., Wang C.M., Carbon, 2007, vol. 45, p. 70.
• 17. Smekens A., Godoi R.H.M., Berghmans P., Van Grieken R., Journal of Atmospheric Chemistry, 2005, vol. 52, p. 45.
• 18. Pawlyta M, The comparison of carbon black and airborne soot structure. 2006, Ph.D. thesis, University of Silesia, Poland.
• 19. Vander Wal, R.L., Ticich T.M., Stephens A.B., Combustion and Flame,1999, vol. 116 (1), p. 291.
• 20. Su D.S., Jentoft R.E., Müller J.O., Rothe D., Jacob E., Simpson C.D., Tomovic Z., Müllen K., Messerer A., Pöschl U., Niessner R., Schlögl R., Catalysis Today, 2004, vol. 90, p. 127.