The impact of isoprene and methacrolein chemistry on air quality in Europe

Isoprene is the most important biogenic chemical species in the atmosphere. It affects tropospheric ozone and it is a precursor of secondary organic aerosol (SOA). The present study evaluates the new isoprene and methacrolein chemistry proposed by Peeters et al. (2009), Peeters and Muller (2010), an...

Πλήρης περιγραφή

Λεπτομέρειες βιβλιογραφικής εγγραφής
Κύριος συγγραφέας: Hasa, Erion
Άλλοι συγγραφείς: Πανδής, Σπυρίδων
Μορφή: Thesis
Γλώσσα:English
Έκδοση: 2016
Θέματα:
Διαθέσιμο Online:http://hdl.handle.net/10889/9158
id nemertes-10889-9158
record_format dspace
spelling nemertes-10889-91582022-09-05T20:32:33Z The impact of isoprene and methacrolein chemistry on air quality in Europe Hasa, Erion Πανδής, Σπυρίδων Κούκος, Ιωάννης Ματζαβίνος, Διονύσιος Χάσα, Έριον Air pollution Isoprene Ατμοσφαιρική ρύπανση Ισοπρένιο Φυσική βλάστηση 628.53 Isoprene is the most important biogenic chemical species in the atmosphere. It affects tropospheric ozone and it is a precursor of secondary organic aerosol (SOA). The present study evaluates the new isoprene and methacrolein chemistry proposed by Peeters et al. (2009), Peeters and Muller (2010), and Crounse et al. (2012) over Europe. The new mechanism suggests that unimolecular isomerization and decomposition of the isoprene and methacrolein peroxy radicals takes place under low NOx and high isoprene concentrations. A three – dimensional chemical transport model (CTM), PMCAMx, is used to examine the impact of the modified chemical mechanism on the concentrations of hydroxyl radical (OH), ozone, secondary organic aerosol and formaldehyde (HCHO). The new chemical mechanism has considerable impact on predicted OH concentrations. The maximum increase of OH concentration was about 20% in northern Europe (Sweden and Finland) and the maximum decrease was about 30% over Italy. In Russia and Belarus, the predicted monthly average biogenic secondary organic aerosol (bSOA) concentration decreased by 0.2 μg m-3 due to the new chemical mechanism. Moreover, in Italy, Germany, Portugal, and Spain the mean bSOA concentrations increased around 0.2 μg m-3. The average ozone concentrations, over most of Europe remained practically the same. The resulting changes were less than 10%. Formaldehyde is an important product of the oxidation of isoprene by OH. The maximum increase in the average concentrations of HCHO was 0.35 ppb over Russia. However, in the Po Valley (Italy) the mean concentration values of HCHO declined slightly (~0.1 ppb). Hence, the simulation with the new chemical mechanism predicts similar average ozone (O3) concentrations, and increased OH, HCHO, and biogenic SOA concentrations. Η φυσική βλάστηση εκπέμπει μια σειρά από οργανικές ενώσεις στην ατμόσφαιρα. Παρόλο που οι ενώσεις αυτές έχουν όμορφο άρωμα, έχουν τουλάχιστον ένα διπλό δεσμό με αποτέλεσμα να είναι ιδιαίτερα δραστικές. Λόγω του ότι ο χρόνος ζωής τους στην ατμόσφαιρα είναι σχετικά μικρός οι συγκεντρώσεις τους μακριά από τα δένδρα ελαττώνεται σημαντικά. Υπάρχουν εκατοντάδες βιογενείς οργανικές ενώσεις στην ατμόσφαιρα με την πιο σημαντική το ισοπρένιο. Οι εκπομπές του ισοπρενίου κυμαίνονται από 410 – 610 Τg/yr. Το ισοπρένιο αντιδρά στην ατμόσφαιρα κυρίως με την ελεύθερη ρίζα του υδροξυλίου (OH) ξεκινώντας μια περίπλοκη σειρά αντιδράσεων η οποία σε σημαντικό βαθμό αναγεννά το ΟΗ. Στην συγκεκριμένη εργασία προσπαθούμε να βελτιώσουμε τον μηχανισμό της αέριας χημείας που χρησιμοποιεί το τρισδιάστατο μοντέλο χημικής μεταφοράς PMCAMx για να προσομοιώσουμε καλύτερα την ατμοσφαιρική χημεία των βιογενών ενώσεων. Το μοντέλο αναπαράγει ικανοποιητικά τις συγκεντρώσεις του υδροξυλίου σε περιοχές με υψηλές συγκεντρώσεις ΝΟx και χαμηλές συγκεντρώσεις ισοπρενίου. Όμως στις περιοχές που υπάρχουν χαμηλές συγκεντρώσεις NOx και υψηλές συγκεντρώσεις ισοπρενίου αντιμετωπίζει προβλήματα. Στον υπάρχοντα μηχανισμό (SAPRC99) προσθέτουμε όλες εκείνες τις αντιδράσεις που έχουν προταθεί πρόσφατα μετά από πειραματικές μελέτες. Το βελτιωμένο μοντέλο εφαρμόζεται στην Ευρώπη και οι προβλέψεις του συγκρίνονται με διαθέσιμες μετρήσεις καθώς και προβλέψεις του μοντέλου χωρίς εκπομπές βιογενών οργανικών ενώσεων. Με σύγκριση αυτών των προσομοιώσεων ποσοτικοποιούμε την συνεισφορά των βιογενών οργανικών ενώσεων τόσο στην παραγωγή όζοντος όσο και δευτερογενών οργανικών σωματιδίων. Η ανάλυση γίνεται για όλη την Ευρώπη με έμφαση στον Ελλαδικό χώρο. 2016-02-02T07:12:45Z 2016-02-02T07:12:45Z 2015-07-22 Thesis http://hdl.handle.net/10889/9158 en 0 application/pdf
institution UPatras
collection Nemertes
language English
topic Air pollution
Isoprene
Ατμοσφαιρική ρύπανση
Ισοπρένιο
Φυσική βλάστηση
628.53
spellingShingle Air pollution
Isoprene
Ατμοσφαιρική ρύπανση
Ισοπρένιο
Φυσική βλάστηση
628.53
Hasa, Erion
The impact of isoprene and methacrolein chemistry on air quality in Europe
description Isoprene is the most important biogenic chemical species in the atmosphere. It affects tropospheric ozone and it is a precursor of secondary organic aerosol (SOA). The present study evaluates the new isoprene and methacrolein chemistry proposed by Peeters et al. (2009), Peeters and Muller (2010), and Crounse et al. (2012) over Europe. The new mechanism suggests that unimolecular isomerization and decomposition of the isoprene and methacrolein peroxy radicals takes place under low NOx and high isoprene concentrations. A three – dimensional chemical transport model (CTM), PMCAMx, is used to examine the impact of the modified chemical mechanism on the concentrations of hydroxyl radical (OH), ozone, secondary organic aerosol and formaldehyde (HCHO). The new chemical mechanism has considerable impact on predicted OH concentrations. The maximum increase of OH concentration was about 20% in northern Europe (Sweden and Finland) and the maximum decrease was about 30% over Italy. In Russia and Belarus, the predicted monthly average biogenic secondary organic aerosol (bSOA) concentration decreased by 0.2 μg m-3 due to the new chemical mechanism. Moreover, in Italy, Germany, Portugal, and Spain the mean bSOA concentrations increased around 0.2 μg m-3. The average ozone concentrations, over most of Europe remained practically the same. The resulting changes were less than 10%. Formaldehyde is an important product of the oxidation of isoprene by OH. The maximum increase in the average concentrations of HCHO was 0.35 ppb over Russia. However, in the Po Valley (Italy) the mean concentration values of HCHO declined slightly (~0.1 ppb). Hence, the simulation with the new chemical mechanism predicts similar average ozone (O3) concentrations, and increased OH, HCHO, and biogenic SOA concentrations.
author2 Πανδής, Σπυρίδων
author_facet Πανδής, Σπυρίδων
Hasa, Erion
format Thesis
author Hasa, Erion
author_sort Hasa, Erion
title The impact of isoprene and methacrolein chemistry on air quality in Europe
title_short The impact of isoprene and methacrolein chemistry on air quality in Europe
title_full The impact of isoprene and methacrolein chemistry on air quality in Europe
title_fullStr The impact of isoprene and methacrolein chemistry on air quality in Europe
title_full_unstemmed The impact of isoprene and methacrolein chemistry on air quality in Europe
title_sort impact of isoprene and methacrolein chemistry on air quality in europe
publishDate 2016
url http://hdl.handle.net/10889/9158
work_keys_str_mv AT hasaerion theimpactofisopreneandmethacroleinchemistryonairqualityineurope
AT hasaerion impactofisopreneandmethacroleinchemistryonairqualityineurope
_version_ 1771297305718161408