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Measuring the time evolution of the particle size distribution of the Vienna Urban aerosol, by combining two parallel differential mobility particle sizers to cover the size range between 3 and 900 nm
Sascia Kästenbauer
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Physik
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Physik
Betreuer*in
Paul Winkler
DOI
10.25365/thesis.65949
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30141.12792.744467-3
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Aerosole umgeben uns und können unser persönliches Leben auf unterschiedliche Weise beein- flussen. Es ist bekannt, dass Aerosole einen enormen Einfluss auf unser Klima haben und dass sie Treiber für den anhaltenden Klimawandel sind. Aufgrund der vielen Wechselwirkungen von Aerosolen mit ihrer Umgebung bestehen enorme Unsicherheiten. Darüber hinaus wirken sich Aerosole auf unsere Gesundheit aus. Partikel im Nanometerbereich können in unseren Blutkreis- laufsystem gelangen und dies kann zu gesundheitlichen Problemen führen. Aufgrund der Bedeu- tung dieser kleinen Partikel für unser Klima und unsere Gesundheit konzentrierte sich diese Arbeit auf die zeitliche Entwicklung der Partikelgrößenverteilungen (PSD) des Wiener Stadtaerosols in einem Größenbereich von 3 nm bis 900 nm. Um dieses Ziel zu erreichen, war es notwendig, zwei PSD, gemessen mit einem selbstgebauten DMPS-Messsystem (Parallel Differential Mobility Par- ticle Sizer), zu einer Partikelgrößenverteilung zu kombinieren. Eines der DMPS-Systeme wurde mit einem Nano-Differential Mobility Analyzer (DMA) betrieben. Dieses System hat in einem Größenbereich von etwa 3 nm bis 40 nm gemessen. Das andere System wurde mit einem Langen- DMA betrieben und hat in einem Größenbereich von etwa 10 nm bis 900 nm gemessen. Um diese beiden Größenverteilungen zu kombinieren, wurde eine Kalibrierung mit Partikeln mit einem Mobilitätsdurchmesser von 10 nm, 20 nm und 30 nm durchgeführt. Wie sich herausgestellt hat, sind die Halbwertsbreiten der Größenverteilungen für einen Mobilitätsdurchmesser von 30 nm am ähnlichsten zueinander, ausdiesem Grund wurden die Verteilung bei dem Mobilitätsdurchmesser von 30 nm zusammengefügt. Die beiden parallelen DMPS wurden verwendet, um das städtis- che Aerosol in Wien auf dem Dach der Fakultät für Physik zu messen. Die Messungen wurden über zwei Wochen im Januar 2020 durchgeführt. Während dieses Zeitraums wurde ein kom- merzieller Scanning Mobility Particle Sizer (SMPS) an derselben Stelle in einem Größenbereich von etwa 10 nm bis 500 nm betriebn. Der Vergleich zeigte, dass die mit den beiden parallelen DMPSS gemessene zeitlichen Entwicklung der PSD eine ähnliche Struktur aufweist wie die mit dem SMPS gemessene zeitlichen Entwicklung der PSD. Während des Messzeitraums konnte kein Partikelneubildungsereignis festgestellt werden,Zusätzlich wurde die totale Partikelkonzentration in diesem Zeitraum gemessen. Es konnte ein täglicher Rhythmus festgestellt werden. Während des morgendlichen Verkehrs, zu der Mittagszeit und während des Abendlichen Verkehrs konnten erhöhte Konzentrationen festgestellt werden. Im Vergleich weist die totale Partikelkonzentration, die mit dem SMPS gemessen wurde, dieselbe Struktur auf, jedoch eine geringere Konzentration verglichen mit den Messungen des parallelen DMPS Systems.
Abstract
(Englisch)
Aerosols are around us and can affect our personal lives in different ways. First of all, it is well known that aerosols have a massive impact on our climate, and there are significant drivers in the ongoing climate change. Because of the many interactions of aerosols with there environment, enormous uncertainties exist. Moreover, aerosols have an effect on our health. Particles in the nanometer size range can get into our circulatory system, and this could lead to health issues. Due to the importance of these small particles regarding our climate and health, this thesis focused on the time evaluation of the particle size distributions (PSD) covering a size range of 3 nm to 900 nm, of the Viennese urban aerosol. To reach this aim it was necessary to combine two PSD, measured by a home-built two parallel differential mobility particle sizer (DMPS) measurement systems, to one particle size distribution. One of the DMPS system was operated with a Nano- differential mobility analyser (DMA). This system measured in a size range of about 3 nm to 40 nm. The other system was operated with a LongDMA and measured in a size range of about 10 nm to 900 nm. To combine these two PSDs, a calibration was executed with particles with a mobility diameter of 10 nm, 20 nm, and 30 nm. It turned out that PSDs measured with the parallel DMPS fit together for particles with a mobility diameter of 30 nm. The two parallel DMPs were used to measure the Vienna urban aerosol on the Faculty of Physics rooftop. The measurements were conducted over two weeks in January 2020. During this period, a commercial scanning mobility particle sizer (SMPS) measured at the same location in a size range from about 10 nm to 500 nm. The comparison showed that the time evaluation of the PSD measured with the two parallel DMPSS has a similar structure as the time evaluation of the PSD measured with the SMPS. During the measurement period, a new particle formation event could not be detected, Additionally, the total particle number concentration was measured during that period. A daily cycle can be observed from these measurements. Peaks could be identified during the morning- and the evening-rush hours as well as during lunchtime. The total concentrations measured with the SMPS had the same structure, but the particle number concentrations were lower compared to the measurements with the two parallel DMPS.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
time evolution of the particle size distribution Vienna Urban Aerosol
Schlagwörter
(Deutsch)
Zeitliche Entwicklung der Partikelgrößenverteilung Wiener Stadt Aerosol
Autor*innen
Sascia Kästenbauer
Haupttitel (Englisch)
Measuring the time evolution of the particle size distribution of the Vienna Urban aerosol, by combining two parallel differential mobility particle sizers to cover the size range between 3 and 900 nm
Publikationsjahr
2021
Umfangsangabe
viii, 58 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Paul Winkler
Klassifikation
33 Physik > 33.05 Experimentalphysik
AC Nummer
AC16319872
Utheses ID
58413
Studienkennzahl
UA | 066 | 876 | |