vízi út

15.5.4 pirogén PAH forrás differenciálás

a pirogén PAH jelentős forrásai a városi vízi utakhoz az égési részecskék közvetlen légköri lerakódása, amelyek szintén megtalálhatók a csapadékvíz lefolyásában. Ezek a városi részecskék benzin és dízel égésű részecskéket tartalmaznak, valamint csapadékvíz esetén olajos (petrogén) úttest lefolyását (forgattyúház olaj csöpögése). Egyes városi területeken szintén kiemelkedőek az alumíniumolvasztási műveletek (különösen a Soderburg-feldolgozást alkalmazó kibocsátások, például Naes és Oug, 1998), valamint a gyártott gáztermelés termékei és melléktermékei. Az alumínium olvasztóipar pirogén PAH-t állít elő a petrolkoksz és a kőszénkátrány-szurok (azaz a potliner) keverékeinek melegítése során az alumíniumérc mellett, amely bőséges PAH-terhelt részecskéket, súrolóiszapot és “elhasznált” potlinert eredményez. A gyártott gáztermelés (MGP) során szén – és kőolaj-eredetű folyékony kátránymaradványok (kőszénkátrány és kőolajkátrány) keletkeztek, amelyek a szén vagy olaj melegítése során keletkeztek a gáztermelés során (Gas Research Institute, 1987). Az MGP ezen kátrányos melléktermékeit gyakran tovább dolgozták (desztillálták) pirogén PAH-ban dúsított további folyékony anyagokká (pl. kreozot, amelyet fa megőrzésére használnak/használtak), valamint a desztilláció maradékai (pl. szurok). Tény, hogy a dokkok és más part menti struktúrák (vasúti kapcsolatok) kreozotokkal átitatott halmozása gyakori, és bizonyos esetekben a pirogén PAH lokalizált forrásává válhat a városi üledékekben.

a PAH általános jellemzőit ezekben a pirogén anyagokban a 15.5.2.ábra mutatja be, amely a PAH eloszlását mutatja egy tipikus, időjárásmentes kőszénkátrány, kreozot és kőszénkátrány-szurok esetében. Ezek az anyagok nagyobb molekulatömegű PAH-ban dúsulnak, több 5 – és 6-gyűrűs PAH – t tartalmaznak, a PAH bármely adott homológ sorozatában (C0-C4 -) dominál a nem alkilezett (szülő) PAH, és csökken a PAH bősége az alkilezés fokozódásával. Ez egy jellegzetes “lejtős” profilt idéz elő a pirogén alapanyagokban (összehasonlítva a petrogén anyagok 15.4.2.ábrán látható “harangalakú” profiljával). Figyelemre méltó a PAH magas koncentrációja a pirogén anyagokban a kőolajtermékekhez képest. A 15.5.2. ábrán látható kőszénkátrány, kreozot és kőszénkátrányszurok 103 000, 142 000 és 141 000 mg/kg teljes PAH–t tartalmaz (azaz 10,3-14,2 tömegszázalék). Ezek a koncentrációk sokkal magasabbak, mint amelyek a legtöbb petrogén alapanyagban előfordulnak, a teljes PAH-koncentráció általában az 1-5 tömeg% – os tartományban van. A városi üledékek pirogén PAH-jának krónikus összetett forrása a városi lefolyás (O ‘ Connor and Beliaeff, 1995). A PAH forrásai a városi lefolyásban eltérőek, de a leggyakoribb források (1) az égéssel kapcsolatos PAH-t tartalmazó városi por (elsősorban belső égésű motorokból, különösen dízelalapú motorokból származik), (2) a kenőolaj nyomait tartalmazó utcai lefolyás (elsősorban az autók kibocsátásából származik), valamint (3) a hulladékolaj és a kőolajtermékek illegális vagy nem szándékos ürítése a viharelvezető rendszerekbe. Bár a városi lefolyásnak van kőolajkomponense, PAH forrásaiban általában a pirogén PAH dominál (Eganhouse et al., 1982).

a vidéki területeken a fatüzelés és egyéb biomassza-anyagok égetése, akár véletlen (pl. erdőtüzek és fűtüzek), akár tervezett/szándékos (pl. fatüzelésű kályhák, égő hordók), közös pirogén policiklikus aromás szénhidrogének forrásaként szolgálnak a városi központoktól távol eső területeken. A fafeldolgozó üzemekből származó kibocsátások lokalizált további ipari inputokat is biztosíthatnak a PAH-k számára.

a szülő (nem alkilezett) PAH arányok alkalmazásának további fejlesztéseit és a kettős arányok készleteinek használatát Costa et al., (2004) és Stout et al., (2004), és Costa and Sauer (2005). Ezt a megközelítést körültekintően kell alkalmazni, és az alkalmazott arányoknak érvényesnek kell lenniük a forrásanyag egész időjárási tartományában (lásd a 15.5.5.szakaszt). Az ilyen időjárási tesztek magukban foglalják a specifikus stabilitásának értékelését 4 – vagy 5-gyűrűs szülő PAH arányok különböző időjárási fokú mintakészleteken. A PAH arányok alkalmazásának értékelésének egyik módja az, hogy megvizsgáljuk a hasonló minták egy csoportja (például ugyanazon területről vett minták) érdeklődési arányának állandóságát az időjárási állapotok tartományában, a kis molekulatömegű PAH (2 – és 3-gyűrűs PAH – k) és a nagy molekulatömegű (4-6-gyűrűs PAH-k) (pl.

a radiokarbon (14C) kormeghatározás egy másik hatékony eszköz arra, hogy megkülönböztessük a PAH – k együttesét a fatüzeléstől a fosszilis szénnel (olaj-és szénalapú égés) kapcsolatosaktól. A radiokarbon (14C) a légkörben lévő 14N-ből származik, a 14co2-t pedig a növények asszimilálják a fotoszintézis során. A 14C radioaktív bomlása a 14C elvesztését eredményezi, felezési ideje 5730 év. Így a radiokarbon randevú eszköz lehet a PAH részecskeforrás általános forrástípusainak megkülönböztetésére (azaz biomassza vagy fosszilis szénforrás). A részecskekibocsátás mintavételét és elemzését kőolajalapú égési forrásokkal végzik, amelyeket ” halott szén “vagy 14C-mentes (Reddy et al., 2002), míg a biomassza elégetéséhez kapcsolódó égésrészecskék nagyjából 14C és 12C szén légköri arányát tartalmazzák (Eglinton et al., 1996). Vegyület-specifikus radiokarbon analízis (CSRA) elvégezhető specifikus PAH vegyületek mennyiségének koncentrálásával preparatív gázkromatográfia a radiokarbon analízis előtt gyorsító tömegspektrometriával. Vegyület-specifikus radiokarbon elemzést alkalmaztak a PAH-k eredetének értékelésére (Eglinton et al., 1997; Lichtfouse et al., 1997; Reddy et al., 2002; Mandalakis et al., 2004). Ezen CRSA technikák alkalmazását azonban korlátozhatja a rendelkezésre álló anyag mennyisége. Jellemzően 20-50 ug szén szükséges az ilyen elemzésekhez (Reddy, személyes kommunikáció).