ćwiczenia laboratoryjne Semestr zimowy, rok akademicki 2013/2014

Aerozole i gazy w atmosferze- ćwiczenia laboratoryjne
Semestr zimowy, rok akademicki 2013/2014
Stacjonarne studia II stopnia na kierunku OCEANOGRAFIA
Specjalność:
Specjalizacja:
Wymiar godzin:
Prowadzący:
Konsultacje:
Oceanografia geologiczno-chemiczno-fizyczna
Chemia morza i atmosfery (ChMiA)
45 godzin lekcyjnych
dr hab. Anita Lewandowska prof. UG
środa 12:45-13:45
czwartek 13:30-14:30
Zajęcia odbywają się w czwartek, w godz. 10:30- 12:50 salach 3B, 108, 3C- zamiennie.
Terminy zajęć (w nawiasach wpisano tematy do pisemnego opracowania referatów):
Październik 10, 17, 24 (metodyka), 31
Listopad 7, 14 (część teoretyczna z przeglądem literatury), 21, 28
Grudzień 5 (analiza wyników), 12, 19 (dyskusja i wnioski)
Styczeń 9, 16
Warunki zaliczenia
Ocena na zajęciach jest wypadkową ocen z: wejściówek, opracowań pisemnych poszczególnych
elementów przygotowywanego referatu, za wartość merytoryczną i sposób przedstawienia referatu
podczas mini-konferencji, pracę i aktywność podczas zajęć
Dodatkowo w ramach zajęć studenci kręcą wspólne film dotyczący pracy w terenie i laboratorium,
który po zmontowaniu wspólnie prezentują na zakończenie mini-konferencji. Za film studenci
otrzymują ocenę.
Wejściówki (w nawiasach podano daty zaliczeń): pobieranie próbek PMx (17.10), analiza węgla
metodą termo-optyczną (7.11), analiza kationów i anionów na IC (28.11), sposoby przechowywania
próbek opadów i aerozoli po ich pobraniu oraz przygotowanie próbek do analizy chenmicznej
(12.12).
Opracowania pisemne dotycząca referatu (w nawiasach podano daty zaliczeń): opis metodyki
(24.10), wstęp teoretyczny w przeglądem polskiej i światowej literatury tematu (14.11), zestawienie
i statystyczna analiza wyników (5.12), dyskusja wyników i wnioski (19.12)
Mini-konferencja (09.01.2013): Na referaty przewidziane jest 20 minut wraz dyskusją. Wszystkie
wystąpienia powinny zawierać krótki wstęp teoretyczny dotyczący opisywanego problemu (np.
źródła pochodzenia zanieczyszczeń, wpływ na klimat i zdrowie, normy prawne, dyrektywy
UE,itp.), metodę badawczą pobierania próbek, ich przygotowania do analizy i analizy chemicznej,
statystyczną charakterystykę wyników (przebieg zmienności w czasie, wartość średnia, minimalna,
maksymalna, okresy występowania stężeń ekstremalnych itp.) oraz dyskusję wyników
(uwzględniającą zebraną polską i światową literaturę dotyczącą referowanego tematu; analizę
warunków meteorologicznych, panujących w okresie badawczym; analizę trajektorii ruchu mas
powietrza biorąc pod uwagę wysokość warstwy mieszania i wysokość przemieszczania się mas
powietrza oraz wielkość opadów na drodze mas powietrza; współczynniki potrzebne do określenia
pochodzenia składowych aerozoli; wyznaczenie strumieni imisji dla związków azotu, węgla czy
siarki). W prezentacji proszę uwzględnić także podsumowanie i spis wykorzystanej literatury.
Harmonogram i tematy realizowane podczas zajęć:
Nr
zajęć
1
Terminy
zajęć
10.10.2013
2
17.10
24.10-14.11
3-6
24.10,
31.10, 7.11,
14.11
7-9
21.11,
28.11, 5.12
10-11
12.12, 19.12
12-13
9.01,
16.01.2013
Zakres zajęć
Zajęcia wstępne, ustalenie czasu zajęć, pobierania próbek, zasady oceniania, wybór tematów
prezentacji i artykułów, omówienie prezentacji na mini-konferencję oraz filmu
z zajęć,
Przygotowanie zestawu PMTOT, PM10 oraz PM1/PM2,5, przygotowanie zestawu do pobierania i
przechowywania próbek wody oraz opadów; sprawdzenie pH metru, elektrody, salinometru;
analiza chlorofilu-a z sezonu letniego; analiza węgla w PMTOT z sezonu letniego; stworzenie bazy
danych i statystyczne opracowanie danych z sezonu letniego (PM1-PMTPT, zawiesina);
zaplanowanie pracy podczas eksperymentu jesiennego.
Analiza węgla z eksperymentu letniego (PM10); ważenie sączków na zawiesinę (GF/F), ważenie
sączków na PM10 oraz PMTOT (kwarcowe); przygotowanie butelek do pobierania wody morskiej
i opadów; przygotowanie krzywej wzorcowej do analizy kationów; przygotowanie próbek z
eksperymentu letniego do analizy kationów (wycinanie fragmentów sączka); uzupełnienie bazy
danych i statystyczne opracowanie danych z sezonu letniego (PM1-PMTPT, zawiesina, chlorofil);
wyznaczenie trajektorii z eksperymentu letniego i opracowanie danych meteorologicznych (1szy
tydzień eksperymentu); dopracowanie eksperymentu jesiennego (*)
Pobieranie próbek wody morskiej na chlorofil-a, DOC, TOC, OC, EC, zawiesinę (mikrowarstwa i
woda podpowierzchniowa), opadów i aerozoli (PM1, PM2,5, PM10, PMTOT), pomiar T, S wody
morskiej, pomiary meteorologiczne
Analiza węgla z eksperymentu letniego (PM10, PM2,5); przygotowanie próbek z eksperymentu
letniego do analizy kationów c.d. (zalewanie próbek milli-Q, ekstrakcja w łaźni ultradźwiękowej,
sączenie próbek, analiza chromatograficzna); wyznaczenie trajektorii z eksperymentu letniego i
opracowanie danych meteorologicznych (2-gi tydzień eksperymentu); opracowanie danych CO 2 z
eksperymentu letniego, przegląd literatury przedmiotu dotyczącej prezentacji wygłaszanych
podczas mini-konferencji (*)
Analiza węgla z eksperymentu letniego (PM2,5.; PM1); przygotowanie krzywej wzorcowej do
analizy anionów; przygotowanie próbek eksperymentu letniego na aniony (wycinanie fragmentów
sączka, zalewanie próbek milli-Q, ekstrakcja w łaźni ultradźwiękowej, sączenie próbek, analiza
chromatograficzna); wyznaczenie trajektorii z eksperymentu letniego i opracowanie danych
meteorologicznych (3-gi tydzień eksperymentu); Statystyczne opracowanie wyników uzyskanych
podczas eksperymentu letniego i wykorzystywanych do prezentacji na mini-konferencji (*).
Analiza węgla z eksperymentu letniego (PM1) (*); dyskusja wyników uzyskanych podczas sezonu
letniego i wykorzystywanych do prezentacji na mini-konferencji; omówienie problemów
związanych z prezentacjami studentów; stworzenie bazy danych i statystyczne opracowanie
wyników uzyskanych podczas eksperymentu z sezonu jesiennego (poważenie i wpisanie w bazę
danych PM1-PMTOT oraz zawiesiny, CO2); analiza chlorofilu-a z sezonu jesiennego.
Mini-konferencja, prezentacje studentów, pokaz filmu kręconego w trakcie zajęć wspólnie przez
całą grupę, zaliczenie ćwiczeń
(*) Studenci w trakcie wszystkich zajęć rotacyjnie wykonują opisane w tablicy analizy anionów/kationów, węgla, statystyczne opracowanie
danych uzyskanych z analizy chemicznej oraz danych parametrów meteorologicznych. W przypadku uzyskania wystarczającej ilości
opadów, próbki zostaną systematycznie włączone do analizy chemicznej.
Tematy referatów na mini-konferencję w roku akademickim 2013-2014
1. Źródło pochodzenia aerozoli PM1, PM2,5, PM10 w sezonie letnim nad Gdynią
2. Sól morska w aerozolach PM1, PM2,5 i PM10 nad Gdynią latem 2013 roku
3. Lądowe i morskie źródła azotu w aerozolach PM1, PM2,5 i PM10 w sezonie ciepłym 2013 roku nad Gdynią
4. Lądowe i morskie źródła siarki w aerozolach PM1, PM2,5 i PM10 w sezonie ciepłym 2013 roku nad Gdynią
5. Rola lądu w kształtowaniu stężenia węgla organicznego w aerozolach PM1, PM2,5 i PM10 w sezonie ciepłym
2013 roku nad Gdynią
6. Pochodzenie węgla elementarnego w PM1, PM2,5 i PM10 w sezonie letnim nad Gdynią
7. Morskie źródło węgla organicznego w aerozolach PM1, PM2,5 i PM10 nad Gdynią latem 2013 roku
8. Strumień węgla i azotu z aerozolami PM1, PM2,5 i PM10 z atmosfery do wody morskiej w sezonie
wegetacyjnym
Praca w laboratorium obejmuje między innymi:
- ważenie sączków przed i po pobraniu próbek aerozoli (PM1- PMTOT),
- pomiar objętości opadów, pH i przewodnictwa opadów
- kalibracja analizatora termo-optycznego,
- analiza węgla elementarnego, organicznego i całkowitego w aerozolach (PM1- PMTOT),
- zrobienie roztworów wzorcowych na aniony i ich analiza na IC, wykonanie krzywej wzorcowej
- zrobienie roztworów wzorcowych na kationy i ich analiza na IC, wykonanie krzywej wzorcowej
- wycinanie fragmentów sączków do analizy chromatograficznej (aniony/kationy)
- zalanie próbek aerozoli wodą milli-Q przed analizą na kationy/aniony na IC,
- ekstrakcja próbek aerozoli w łaźni ultradźwiękowej przed analizą na kationy/aniony na IC,
- sączenie próbek po ekstrakcji przed analizą na kationy/aniony na IC
- analiza anionów/kationów w aerozolach (PM1- PMTOT), opadach, ślepych próbkach (IC)
- filtracja wody morskiej przez sączek GF/F na chlorofil-a i oznaczanie chlorofilu-a
- ważenie sączków GF/F przed a następnie po przefiltrowaniu wody morskiej i wysuszeniu sączków (na
koncentrację zawiesiny w wodzie morskiej)
- ważenie sączków kwarcowych przed i po przefiltrowaniu wody morskiej w celu wyznaczenia stężenia OC i
EC w zawiesinie
- opracowanie danych meteorologicznych i trajektorii ruchu mas powietrza
- tworzenie bazy danych chemicznych składników PM 1 i PM 2,5, PM10, PMTOT oraz opadów
- przeliczenie i statystyczne opracowanie wyników analiz chemicznych i danych meteo
- opracowanie trajektorii ruchu mas powietrza
- dyskusja literatury światowej i polskiej
- dyskusja wyników
- mini-konferencja i prezentacja filmu opisującego pracę studentów podczas zajęć
Procedura pobierania próbek (w rękawiczkach, sączki zakładamy w komorze laminarnej!)
 PM10 i PM TOT pobieramy w trybie 24h, zmiana poranna sączka kwarcowego (47 mm średnicy) na obu
próbnikach o 10:00. Każdorazowo w protokole zapisujemy datę i godzinę, przepływ na gazomierzu i
wszelkie nieprawidłowości, np. gdy sączek jest wilgotny itp.
 Pobieramy także 2 ślepe próbki na tydzień (jedna na początku i jedna na końcu tygodnia). Ślepą
pobieramy w ten sposób, że zakładamy czysty sączek w próbniku, a następnie go ściągamy bez włączania
pompy. Taki sączek chowamy w opisanym pojemniku plastikowym (ślepa nr, data, PM10/PMTOT) w
eksykatorze w 3C.
 Po zmianie sączków zmieniamy na dachu butelkę na opad. Zdejmujemy starą butelkę i zamykamy ją
korkiem od nowej butelki. Przemywamy lejek wodą milli-Q trzykrotnie a następnie po usunięciu nadmiaru
wody poprzez wytrząsanie zakładamy nową butelkę. Nowa butelka musi być sucha i zważona.
 W laboratorium mierzymy objętość opadu, odlewamy niezbędną ilość na pomiar pH i przewodnictwa,
które dokonujemy w temperaturze pokojowej. Pozostałość próbki sączymy przez sączek kwarcowy, opisany
sączek (próbka nr, data, objętość opadu) chowamy w folii aluminiowej do zamrażarki w lab 3C. Pozostały
przesącz dzielimy na 2 części (1 idzie do lodówki a druga do zamrażarki w 3C, obie opisane tak jak
wcześniej sączek). Wszystkie dane muszą być zawarte także w protokole opadów.
 Potem idziemy po wodę morską, którą pobieramy z bulwaru do butelki 500 ml i 1000 ml. Małą butelkę
przesączamy przez sączek kwarcowy, który opisany (woda m., kwarc, data, godz., objętość) wkładamy do
zamrażarki w 3C. Dużą butelkę przesączamy przez sączek GF/F który opisujemy (woda m., GF/F, data,
godz., objętość) i także mrozimy. Oba przesącze w opisanych butelkach (analogicznie do odpowiadających
im sączków) w pozycji pionowej ustawiamy w zamrażarce w 3C.