Caracterización de la distribución de tamaños y propiedades higroscópicas del aerosol atmosférico en España mediante analizadores de movilidad diferencial
- Autores: Elisabeth Alonso Blanco
- Directores de la Tesis: Francisco Javier Gómez Moreno (dir. tes.), Begoña Artiñano Rodríguez de Torres (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Alcalá ( España ) en 2019
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Roberto Fraile Laiz (presid.), Antonio Ruiz de Elvira Serra (secret.), María Piñeiro Iglesias (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ciencias por la Universidad de Alcalá
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: TESEO
- Resumen
- español
El conocimiento y caracterización de las propiedades físicas de los aerosoles atmosféricos es de gran importancia para evaluar su comportamiento en la atmósfera y su impacto en la salud humana, el clima o los ecosistemas. Esta tesis doctoral se centra en el estudio experimental de dos propiedades físicas de la fracción submicrométrica del aerosol atmosférico en España, concretamente en su distribución de tamaños y en su higroscopicidad. Las medidas se han obtenido en diferentes puntos de España mediante instrumentos que clasifican el tamaño de la partícula usando un Analizador de Movilidad Diferencial (Differential Mobility Analyser, DMA). En el caso de las distribuciones de tamaño se han utilizado equipos comerciales, espectrómetros de partículas submicrométricas (SMPS) y un monitor de partículas ultrafinas (UFPM). Sin embargo, para medir la higroscopicidad fue necesaria la construcción de un analizador de movilidad diferencial en tándem aplicado a la higroscopicidad del aerosol (H-TDMA).
Se ha analizado la variabilidad espacio-temporal de las distribuciones de tamaños del aerosol en España, encontrando variaciones significativas relacionadas con las fuentes de emisión de aerosoles locales y regionales de cada estación de medida, así como con factores meteorológicos. Estos últimos marcaron las diferencias encontradas entre las zonas costeras y las regiones del interior de la península. En el caso de Madrid, los procesos dinámicos del aerosol de fondo urbano asociados a la reducción gradual del tamaño de las partículas en la atmósfera son frecuentes durante el periodo más cálido del año y conducen a variaciones en las distribuciones de tamaño de partícula. Los cambios que experimentan las distribuciones de tamaño de las partículas de aerosol en la atmósfera suburbana de la ciudad también se manifestaron en el comportamiento higroscópico del aerosol. La variabilidad higroscópica de las partículas está condicionada por las fuentes de emisión en la ciudad que determinan la composición del aerosol y por las transformaciones que éste sufre en la atmósfera asociadas a las condiciones meteorológicas y a la interacción con los contaminantes gaseosos. La higroscopicidad es dependiente del tamaño de las partículas, y cuanto mayor es el tamaño de partícula medido, mayor contenido en especies hidrófilas que lo recubren presenta, por lo que su higroscopicidad es mayor.
Los resultados obtenidos en esta tesis no sólo suponen un gran avance en el grado de conocimiento actual sobre algunas propiedades físicas de los aerosoles, sino que contribuirán de forma significativa a mejorar el estado de la ciencia sobre su comportamiento en la atmósfera y en particular en latitudes medias y áreas del Sur de Europa.
- English
The knowledge and characterization of the physical properties of atmospheric aerosols is of great importance to assess their behavior in the atmosphere and their impact on human health, climate and ecosystems. This doctoral thesis focuses on the experimental study of two physical properties of the submicrometer fraction of the atmospheric aerosol in Spain, in particular on its size distribution and hygroscopicity. The measurements have been obtained in different locations of Spain by instruments that classify the aerosol particle size by using the Differential Mobility Analyzer (DMA) technique. The observations of aerosol number size distribution were measured by commercial instruments, Scanning Mobility Particle Sizer (SMPS) and an Ultrafine Particle Monitor (UFPM). However, in order to measure the aerosol hygroscopic growth distribution, it was necessary to build a Hygroscopicity Tandem Differential Mobility Analyzer (H-TDMA).
Spatial and temporal variability of the particle number size distributions were analyzed in Spain, finding significant variations related to the local and regional sources of each site of measurement, as well as meteorological factors. These last ones determined the differences found between coastal and inland regions of the peninsula. In the case of Madrid, the dynamic processes of urban background aerosol due to a gradual decrease in the particle size were frequent during the warm period and lead to variations in particle size distributions. The changes experienced by the size distributions of the aerosol particles in the suburban atmosphere of the city were also manifested in the aerosol hygroscopic behavior. The hygroscopic variability of the particles was conditioned by the emission sources in the city that determine the aerosol composition and the transformation that they suffer in the atmosphere associated with the meteorology and its interaction with gaseous pollutants. Aerosol hygroscopicity depended on particle size, and the greater the particle size measured, the higher coating by hydrophilic species, and therefore, its hygroscopicity is higher.
The results obtained in this thesis not only represent a great progress in the current level of knowledge on some physical properties of the atmospheric aerosol, but also will contribute significantly to improve the state-of-art on their behavior in the atmosphere, particularly in midlatitudes and areas of Southern Europe.
- español
