SZTE Természettudományi és Informatikai Kar Fotoakusztikus Kutatócsoport

A HUN-REN-SZTE Fotoakusztikus Környezetifolyamat-megfigyelési Kutatócsoport az Eötvös Loránd Kutatási Hálózat és a Szegedi Tudományegyetem közösen fenntartott kutatócsoportja. A kutatócsoportot 2013-ban Prof. Szabó Gábor (az SZTE kuratóriumának elnöke) alapította és 2022 óta Prof. Bozóki Zoltán vezetésével működik. A kutatócsoport rangos nemzetközi tudományos folyóiratokban publikált kutatási tevékenységével segíti a fotoakusztikus mérési módszer gyakorlati elterjedését olyan alkalmazási területeken, mint a környezetvédelem és a légkörkémia. Kiemelt figyelmet fordítunk a fiatal kutatóink szakmai karrierjének támogatására és a fizika népszerűsítésére, illetve további célunk, hogy lehetőségeink szerint minél több magyarországi céggel alakítsunk ki K+F jellegű együttműködést.

Kutatási témák:

Műszer- és módszerfejlesztés

A projektben kifejlesztésre kerül egy olyan mérőrendszer, amely az NH3 mellett alkalmas az üvegház hatású és sztratoszferikus ózonbontó N2O fluxus egyidejű mérésére is, melynek forrása a talaj, de a növény is kibocsáthatja. Klímakamrás kísérletek tervezése. Modellfejlesztés a talaj – növény és a légkör közti NH3 és N2O fluxus szimulálására.

További tervezett feladat egy, az aeroszol részecskék koncentráció mérésére alkalmas nyitott kamrás, fotoakusztikus (PA) mérőrendszer tesztelése, kalibrációja és az analitikai paraméterek meghatározása. Áramlásakusztikai és PA jelkeltési numerikus modellezések végzése az áramlási sebesség növelésével. A PA mérőrendszer drónra telepítésének, illetve terepi használat tervének kidolgozása. A lézer fényforrás és a nyitott kamra integrálása, tesztelése.

Lézeres gerjesztésű biomassza és elemi szén (korom) részecskék kontrollált laboratóriumi modellezésére alkalmas mérési elrendezés kifejlesztése. Gázfázisú kereszteffektusok és hatásaik feltérképezése.

Szántóföldi vizsgálatok

Egyik cél az NH3 és N2O fluxus folyamatos nagyfrekvenciás PA mérése örvény-kovariancia módszerrel szántóföld fölött. Ezen kívül kiegészítő talaj, növény, meteorológiai méréseket tervezünk, több ponton a talaj NH3 és N2O kibocsátásának folyamatos mérésével. Az állomány teljes gázkibocsátásának és a talaj kibocsátásának párhuzamos mérése, a talaj és növény NH3 és N2O fluxusainak elkülönítése céljából.

A talaj – növény és a légkör közti NH3 és N2O fluxus modellezése. Modellek kidolgozása, tesztelése és alkalmazása.

Klímakamrás vizsgálatok

Klímakamrás tenyészedény kísérletek végzése. NH3 és N2O koncentráció mérése a kamrákban PA módszerrel, külön a növényeknél, külön a talajoknál, annak a megállapítására, milyen mértékben történik a gázcsere a talaj – légkör, illetve a növény – légkör között.

A növényi szárazság stressz és a nitrogénellátottság hatása a gázok kibocsátásának mértékére. A klímaváltozás hatásának becslése a gázemisszióra. Fontos kérdés, hogy a klímaváltozás miatt jelenleg és a jövőben is várhatóan gyakrabban előforduló abiotikus eredetű növényi stressz (pl. hő stressz, szárazság stressz) hogyan befolyásolja a kibocsátást ezért klorofill fluoreszenciás vizsgálatokat végzünk stresszhelyzetekben és kontroll körülmények között.

A 14N/15N izotóparány PA nagy pontosságú, ppb szintű mérésének kifejlesztése. 14N/15N izotóparány mérése. A talaj – növény – légkör rendszerben lejátszódó folyamatokat nyomon követhetjük a 14N/15N stabilizotóp-arány mérésével, ugyanis minden fizikai és kémiai átalakulás izotópdúsulás-változással jár. Mivel a 15N aránya csupán 0,36% szükség lehet a dúsításra, a szubsztráthoz adagolt 15NH4Cl formájában. További vizsgálati lehetőségek és célok között szerepel a 15N nyomjelzéses technika alkalmazása a 15NH4+ mellett a 15NO3– izotóp dúsítással is. A két módszer vagy-vagy kombinációjával és a felszabaduló gázok izotóparány mérésével fontos információt nyerhetünk a talajban végbemenő, nem teljes mértékben tisztázott folyamatok mechanizmusára vonatkozóan.

Égetés eredetű részecskék vizsgálata

Biomassza és alacsony érettségű elemi szén részecskék kontrollált laboratóriumi körülmények közötti előállítása és fotoakusztikus vizsgálata. Hullámhossz és lézerparaméter meghatározás a PA rendszerfejlesztéshez. Rezonátor és PA detektoregység tervezése és fejlesztése. Drónra telepíthető nyitott kamrás rendszer tervezése, fejlesztése. Biomassza eredetű részecskék spektrális válasza és az energetikai sajátosságai közötti összefüggések vizsgálata drónra telepített rendszerrel. Légköri emissziós mérések. Kátránygömb részecskék spektrális válaszának laboratóriumi körülmények közötti mérése. Szavanna tüzek emissziós vizsgálata nemzetközi együttműködések keretein belül. Biomassza eredetű részecskék spektrális válaszának vizsgálata drónra telepített rendszerrel. Mérési modell kidolgozása és véglegesítése. Spektrális válasz alkalmazhatóságának igazolása a kibocsátó biomassza forrás beazonosítására. Klimatikus hatások becslése. Drónra telepített PA rendszerek alkalmazhatóságának igazolása a kibocsátás közvetlen közelében és távoli emissziós környezetben. A spektrális válaszban rejlő összetétel és kibocsátó forrás jellemzők feltárása.

A csoport munkájáról itt, itt és itt olvasható bővebben.

Munkatársak