Publication: Investigation of water soluble ions in high time resolved pm2.5 in Beşiktaş/ Istanbul
Abstract
BEŞİKTAŞ/ İSTANBUL’DA YÜKSEK ÇÖZÜNÜRLÜKLÜ PM2.5 NUMUNELERİNDE SUDA ÇÖZÜNEN İYONLARIN İNCELENMESİİnce atmosferik partiküllerde (PM2.5) bulunan suda çözünebilir iyonlar, ağırlıklı olarak bulut damlacığının dağılım boyutunu ve konsantrasyonunu etkiler. Ayrıca, atmosferik görüşte azalmaya neden olurlar ve insan sağlığına zararlıdırlar. Bu çalışmanın önemi; sıcaklık, çiğlenme noktası, nem, rüzgar yönü ve diğer faktörleri içeren meteorolojik koşulları göz önünde bulundurarak ince atmosferik partiküllerdeki suda çözünebilir iyonların mevsimsel ve günlük değişimini anlamaktır. Bu çalışmada potansiyel kirletici kaynaklarını tespit etmek için HYSPLIT geriye dönük yörüngeleri kullanılarak küme analizi yapılmıştır.Örnekleme istasyonunu İstanbul, Beşiktaş’dadır. NH4+, SO42-, PO43-, NO2- and NO3- gibi suda çözünür iyonlardan oluşan ince atmosferik partikül numuneleri 1 Ocak 2017 ile 11 Ocak 2018 arasında altı mevsim boyunca toplanmıştır. Numuneler yüksek hacimli bir örnekleyici kullanarak 07:00 ile 19:00 arasında her iki saatte bir ve 19:00 ile 07:00 arasında 12 saatte bir olacak şekilde, günde toplam 7 numune (6 gündüz numunesi ve 1 gece numunesi) alınmıştır. Daha sonra numunelerin partiküler madde bileşimini belirlemek için iyon kromatografi cihazı kullanılarak analizi gerçekleştirilmiştir.Sonuç olarak, kış ve yaz aylarında ortalama iyon konsantrasyonları sırasıyla şu şekildedir;SO42- (227.1 ng.m-3)> NH4+ (75.2 ng.m-3)> NO3- (75.2 ng.m-3)> PO43- (41.8 ng.m-3) and SO42- (104.8 ng.m-3) > PO43- (32.8 ng.m-3) > NH4+ (16.6 ng.m-3)> NO3- (11.6 ng.m-3).Isınma amaçlı biyokütle yakılması nedeniyle kışın SO42- 'nin baskın olduğunu görülmektedir. Diğer meteorolojik faktörlerin yanı sıra sıcaklık, kış aylarında SO42-, NO3-, and NH4+ ile pozitif ve güçlü bir korelasyon göstermiştir. Bu durum sıcaklıktaki artışın aynı zamanda belirtilen iyonların konsantrasyonunu da artıracağını doğrulamaktadır. Geriye dönük yörünge analizine göre, çoğunlukla Marmara Denizi ve Karadeniz'den gelen uzun mesafeli taşımacılığın iyon konsantrasyonun yoğunlaşmasına katkısı bulunduğu söylenebilir.Ayrıca, meteorolojik faktörlerin etkisi, altı sezonları için ayrıntılı olarak tartışılacaktır. Bu çalışmanın sonucu, kentsel aerosolün kontrol altına alınmasına ve azaltılmasına yardımcı olmak için kentsel alanlardaki PM2.5 bileşimi hakkında ek bilgi verilmesine yardımcı olacaktır.
INVESTIGATION OF WATER SOLUBLE IONS IN HIGH TIME RESOLVED PM2.5 IN BEŞİKTAŞWater soluble ions (WSI) present in fine atmospheric particles (PM2.5) predominantly influence the cloud droplet’s distribution size and concentration. Furthermore, they also cause a decrease in atmospheric visibility and are harmful to human health. The importance of this study is to understand the seasonal and diurnal variation of WSIs in PM2.5 particles by considering the meteorological conditions which include temperature, dew point, humidity, wind directions, and other factors. Cluster analysis by using HYSPLIT backward trajectories has been done in this study to know the potential source of pollutants. The location of sampling station was in Beşiktaş, Istanbul. The concentration of water-soluble ions in PM2.5 such as NH4+, SO42-, PO43-, NO2- and NO3- were taken within six periods of times between 1 January 2017 to 11 January 2018. To attain it, samples were collected every two hours from 7:00 am to 7:00 pm and every 12 hours from 7:00 pm to 7:00 am by using a high-volume sampler. Total samples a day were 7 samples (6 day-time samples and 1 nighttime sample) then brought to be analyzed by using ion chromatography device to determine the particulate matter composition. As a result, the average concentration of WSIs in winter and summer time were respectively in decreasing orders of SO42- (227.1 ng.m-3)> NH4+ (75.2 ng.m-3)> NO3- (75.2 ng.m-3)> PO43- (41.8 ng.m-3) and SO42- (104.8 ng.m-3) > PO43- (32.8 ng.m-3) > NH4+ (16.6 ng.m-3)> NO3- (11.6 ng.m-3). The result indicates SO42- was dominant in winter due to biomass burning for heating purposes. Among other meteorological factors, temperature showed positive strong correlation with SO42-, NO3-, and NH4+ especially during winter months, which confirms that raised in temperature will also result in increasing the concentration of specified ions. According to the backward trajectory analysis, long-distance transport which mostly comes from the Marmara Sea and the Black Sea also contributes in the concentration of WSIs.Furthermore, the influence of meteorological factors will be individually discussed in more detail for all six seasons. The result of this study will be helpful to give additional knowledge of PM2.5 composition in urban areas to help control and mitigate urban aerosol.
INVESTIGATION OF WATER SOLUBLE IONS IN HIGH TIME RESOLVED PM2.5 IN BEŞİKTAŞWater soluble ions (WSI) present in fine atmospheric particles (PM2.5) predominantly influence the cloud droplet’s distribution size and concentration. Furthermore, they also cause a decrease in atmospheric visibility and are harmful to human health. The importance of this study is to understand the seasonal and diurnal variation of WSIs in PM2.5 particles by considering the meteorological conditions which include temperature, dew point, humidity, wind directions, and other factors. Cluster analysis by using HYSPLIT backward trajectories has been done in this study to know the potential source of pollutants. The location of sampling station was in Beşiktaş, Istanbul. The concentration of water-soluble ions in PM2.5 such as NH4+, SO42-, PO43-, NO2- and NO3- were taken within six periods of times between 1 January 2017 to 11 January 2018. To attain it, samples were collected every two hours from 7:00 am to 7:00 pm and every 12 hours from 7:00 pm to 7:00 am by using a high-volume sampler. Total samples a day were 7 samples (6 day-time samples and 1 nighttime sample) then brought to be analyzed by using ion chromatography device to determine the particulate matter composition. As a result, the average concentration of WSIs in winter and summer time were respectively in decreasing orders of SO42- (227.1 ng.m-3)> NH4+ (75.2 ng.m-3)> NO3- (75.2 ng.m-3)> PO43- (41.8 ng.m-3) and SO42- (104.8 ng.m-3) > PO43- (32.8 ng.m-3) > NH4+ (16.6 ng.m-3)> NO3- (11.6 ng.m-3). The result indicates SO42- was dominant in winter due to biomass burning for heating purposes. Among other meteorological factors, temperature showed positive strong correlation with SO42-, NO3-, and NH4+ especially during winter months, which confirms that raised in temperature will also result in increasing the concentration of specified ions. According to the backward trajectory analysis, long-distance transport which mostly comes from the Marmara Sea and the Black Sea also contributes in the concentration of WSIs.Furthermore, the influence of meteorological factors will be individually discussed in more detail for all six seasons. The result of this study will be helpful to give additional knowledge of PM2.5 composition in urban areas to help control and mitigate urban aerosol.