Kutatási témák
Gépjárművek károsanyag-kibocsátását fotoakusztikus elven mérő műszerek fejlesztése és alkalmazása
Az általunk végzett összes kutatási-fejlesztési tevékenység a fotoakusztikus módszer kiváló analitikai tulajdonságain, mint pl. a nagy érzékenység, szelektivitás, széles mérési tartomány és gyors válaszidő alapul. Kihasználva ezeket az előnyöket olyan fotoakusztikus elvű műszereket fejlesztünk, melyek alkalmazhatók elsősorban belsőégésű motorral felszerelt gépjárművek károsanyag-kibocsátásának mérésére akár görgős fékpadon, akár motortesztpadon vagy akár tesztpályán haladó gépjárműbe szerelve is. A mért szennyezőkomponensek listája folyamatosan bővül, és tartalmazza többek között az alábbiakat: NO, NO2, N2O, NH3, CO, CO2 illetve az üzemanyag tökéletlen égéséből származó koromrészecskék. A műszereink által szolgáltatott eredményekre alapozva kapcsolatokat tudunk feltárni a károsanyag-kibocsátás mennyiségi és minőségi jellemzői és a gépjármű motorikus paraméterei között.
Légszennyező komponensek folyamatos mérésére alkalmas drónra telepíthető fotoakusztikus rendszerek fejlesztése és alkalmazása pl. erdőtüzek korai detektálására illetve a szennyeződésterjedés nyomon-követésére
Az általunk végzett összes kutatási-fejlesztési tevékenység a fotoakusztikus módszer kiváló analitikai tulajdonságain, mint pl. a nagy érzékenység, szelektivitás, széles mérési tartomány és gyors válaszidő alapul. Ebben a kezdeti szakaszában lévő munkánk során ezeket az előnyökre alapozva olyan fotoakusztikus elvű műszereket fejlesztünk, melyek kis méretük és könnyű súlyuk miatt drónra telepíthetők és kihasználva a drónok kiváló manőverezési képességeit kritikus körülmények között, mint pl. erdőtüzek esetében is alkalmazhatók. Jelenleg a rendszer további méretcsökkentésén illetve a mérhető levegőszennyező komponensek körének kiszélesítésén dolgozunk széleskörű nemzetközi és hazai együttműködés keretében.
Légköri aeroszolrészecskék mennyiségi és minőségi analízisére alkalmas módszerek fejlesztése, a legmodernebb műszerekkel és részecskegenerátorokkal ellátott aeroszol-laboratórium működtetése
A Lézeres Aeroszol Kutatások Laboratóriumban (LAKLab) saját fejlesztésű és a legmodernebb aeroszol generátorokra és mérőműszerekre alapozott nemzetközi viszonylatban is egyedülálló műszeres infrastruktúra áll rendelkezésre a légkörben előforduló nano részecskék komplett mikrofizika sajátosságainak vizsgálatára, illetve azok kontrollált, laboratóriumi körülmények közötti modellezésére. A vizsgálataink középpontjában szerteágazó alap és alkalmazott kutatási témák állnak. Foglalkozunk a légköri korom nano aeroszolok kibocsátó forrásának és nukleációs jelenségek valós idejű vizsgálatával. Levegőben eloszlatott nano részecskék lézeres gerjesztésen alapuló laboratóriumi modellezésével. Emissziós alapú üzemanyag-fejlesztési kutatásokkal, illetve gyógyszerhatóanyagok nanonizálásával, speciális keveredési geometriájú és morfológiájú nano aeroszolok spektrális válaszának in-situ vizsgálatával. Az aeroszolok levegőminőségre, klímára és az egészségre gyakorolt hatásának vizsgálata szintén kiemelt tudományos célkitűzés a laboratóriumnak.
Maszkok áteresztőképességének mérésére alkalmas rendszerek fejlesztése
A lézeres Aeroszol Kutatások Laboratórium (LAKLab) nemzetközi viszonylatban is egyedülálló műszeres infrastruktúrája és a nano aeroszolok témakörben felhalmozott tudásanyag szinergiája sokrétű lehetőséget teremt a napjainkban kiemelten fontos, vírusterjedés szempontjából releváns kutatások végzésére. Speciális, saját fejlesztésű mérési elrendezésünkben, kontrollált nano aeroszol standardokon és valós légzési paraméterek mentén végzünk vizsgálatokat sebészeti és orvosi maszkok áteresztőképességének vizsgálatára. Vizsgáljuk az áteresztőképesség fizikai paraméterektől (sűrűség, viszkozitás, morfológia, felületi feszületség, stb.) függését a tüdő kiülepedési térképében kiemelten fontos szubmikrométeres mérettartományban. A kísérleti eredményeket felhasználva új módszereket és mérési elrendezéseket fejlesztünk a nagy hatékonyságú sebészeti maszkok kutatás-fejlesztésének támogatására. Aeroszol képződéssel járó egészségügyi beavatkozások pl. fogászati kezelés során fellépő vírusterjedési kockázatok kísérleti meghatározását is vizsgáljuk.
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.
