Name: Producción y medición de la materia orgánica particulada en la cámara ambiental de Harvard (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-11-18T12:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 46 s
Description: Aprende a producir y caracterizar materia orgánica particulada en la Cámara Ambiental de Harvard. Este método permite estudiar la formación de aerosoles secundarios y las interacciones entre fases gaseosa y particulada en condiciones controladas.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Este material está basado en trabajo apoyado por el programa de Ciencias de la química ambiental en la división de química de la Estados Unidos National Science Foundation (NSF) bajo la concesión número 1111418, la división de Geociencias atmosférica de la ciencia nacional de Estados Unidos Foundation (NSF) bajo la concesión número 1524731, así como el Premio de publicación de Facultad de Harvard. Reconocemos Pengfei Liu, Qi Chen y Mikinori Kuwata para discusiones útiles y ayuda con los experimentos, así como Eric Etcovitch por ser la voz en OFF del vídeo.

Nota: Los parámetros ambientales medidos claves incluyen el ozono (analizador de ozono), NO y NO2 (NOx analyzer), humedad relativa (sensor de humedad relativa), temperatura (termopar tipo K) y la presión diferencial entre la bolsa y la cámara. Las marcas de instrumento se enumeran en la tabla de materiales. Los parámetros ambientales medidos por los instrumentos deben ser estable y dentro de los requisitos de diseño antes del comienzo de los experimentos. La cámara utiliza un sistema de retroalimentación para monitorear constantemente y ajustar los controles para que los parámetros ambientales permanecen dentro de los requisitos en el transcurso de un experimento.
1. poner en marcha procedimientos
<ol><li>Parámetros y la inyección de oxidantes<ol>
<li>Establecer los parámetros físicos de la cámara por el sistema de retroalimentación (PID). Ajuste la presión diferencial a 4 Pa (30 mTorr). Cuando la presión es demasiado alta o demasiado baja, la válvula solenoide se abre o se cierra para ajustar la presión de la bolsa dentro del rango establecido.</li>
		<li>Encienda el generador de ozono para generar flujo de ozono al pasar el aire seco a través de una lámpara de ultravioleta. Fijar el caudal para 0,1 sLpm para llegar a 100 ppb de concentración de ozono final dentro de la HEC. Encienda el monitor de ozono y activar el software correspondiente.</li>
		<li>Ajustar la humedad relativa de la bolsa de los valores señalados. En este experimento particular, uso 40% RH pero puede cambiar el nivel derecho de < 5% a 80%. El sensor de humedad relativa y el sistema de control de retroalimentación mantienen la humedad relativa en la bolsa estable mediante el ajuste de la proporción de los flujos de aire seco y húmedo. El suministro de aire seco es suministrado por el generador de aire puro, que genera cero aire libre de hidrocarburos, agua (RH < 1%) y óxidos de nitrógeno. Un flujo de aire húmedo se prepara por los burbujeante aire seco a través de agua de alta pureza (18 cm MΩ) para crear el flujo de aire saturado de cerca.</li>
		<li>Ajustar la temperatura de la cámara a 25,0 ± 0,1 ° C. Un pleno acondicionamiento interior distribuye el aire uniformemente a través de un techo de acero inoxidable con sistemas de control de retroalimentación que mantienen la temperatura dentro de los valores señalados.</li>
		<li>Esperar otros parámetros ambientales a ser estable y dentro de los requisitos de diseño.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Conecte las entradas de los instrumentos a la cámara. Inicie el software de desarrollo propio haciendo clic en el botón Inicio . Compruebe los datos en tiempo real en el software de desarrollo propio que integra el control de retroalimentación (figura 2).</li>
	<li>Encienda todos los instrumentos y esperar a que se caliente completamente.</li>
</ol>2. semillas producción de partículas
Nota: Antes de la inyección de partículas de semilla, la concentración inicial de partículas está por debajo de 1 cm-3.
<ol><li>Producción de semilla partículas de sulfato<ol>
<li>Inyectar partículas de sulfato seco monodispersa cuasi en el bolso, para simular mejor las condiciones ambientales y también para actuar como medio para el crecimiento condensational de materiales orgánicos secundarios. La inyección de partículas de semillas se lleva a cabo como sigue.</li>
		<li>Disolver el sulfato de amonio (0,01 g) en agua de alta pureza (18 MΩ∙cm) en un matraz aforado de 100 mL preparar una (NH4) 2SO4 solución (0.1 g∙L-1).</li>
		<li>Utilice un atomizador para producir partículas del aerosol (NH4) 2SO4 en un caudal de 3 sLpm.</li>
		<li>Pasar el flujo de aerosol a través de una difusión secador (gel de sílice) para llevar la humedad relativa hasta un 10%.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Inyección de selección y bolsa de partícula de semilla<ol>
<li>Pasar el flujo de aerosol a través de un cargador bipolar (85Kr) y un analizador diferencial de movilidad (DMA) al tamaño de las partículas de seleccionar y preparar una distribución cuasi monodispersa de movilidad eléctrica. La función de transmisión se ensancha mediante el uso de un flujo de envoltura en aerosol en el mercado de 10:3. El diámetro seleccionado de movilidad eléctrica de las partículas saliendo de la DMA varía de 50 a 150 nm según el experimento. El típico número concentración va desde 4.000 hasta 8.000 cm-3.</li>
		<li>Alimentar el aerosol monodispersos cuasi a la bolsa con un caudal de 3 sLpm. Monitorear las partículas salen de la bolsa utilizando una exploración movilidad partícula Sizer (SMPS). Espere a que la distribución de tamaño de las partículas de semilla para convertirse en estable. La pérdida de partículas debido a la flexión de la tubería así como cargas estáticas en el bolso es mínimo, especialmente para los tamaños de las partículas utilizadas en este experimento (más de 100 nm)29,30.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. inyección de Gas fase precursores
<ol><li>Inyección de los precursores de la fase gaseosa<ol>
<li>Utilizar una jeringa para retirar 1,00 mL de la solución de isopreno. Enjuague la jeringa tres veces con la solución antes de la retirada definitiva.</li>
		<li>Coloque la jeringa en un inyector de la jeringa. Inserte la punta de la aguja a través de un sello de goma en un matraz de fondo redondo (25 mL). Pre-calentar el matraz a 90 ± 1 ° C por calentamiento de la cinta. Encienda la inyección de la jeringa y ajustar en un valor adecuado (1.1 a 4.4 μL∙min-1). La concentración de la fase gaseosa del precursor se ajusta para diferentes experimento controlando la tasa de inyección de la jeringa. Experimentos largos, refrescar la jeringa según sea necesario.</li>
		<li>Introducir un flujo de 2 sLpm de aire purificado a vaporizarse y llevar isopreno inyectado en el matraz de fondo redondo. El flujo del aire es lo suficientemente grande como para que la gota sésil en la punta de la jeringa se vaporiza en lugar de gotear en el frasco. Como resultado, la concentración de los precursores de la fase de gas se mantiene estable.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Encienda el interruptor de la luz ultravioleta dentro de la HEC.</li>
</ol>4. instrumento medición
Nota: La combinación de isopreno y la luz UV conduce a la producción de material orgánico secundario en las partículas de semillas de sulfato.
<ol><li>Distribución de número de diámetro de la partícula sale de la bolsa<ol>
<li>Muestra la salida de la bolsa utilizando la tubería resistente a la electrostática.</li>
		<li>Inicie el software de medición de aerosoles y crear un archivo nuevo haciendo clic en Crear un nuevo archivo. Cada parámetro se establece como se muestra en la figura 3. Anote las distribuciones de número de diámetro de partículas saliendo de la bolsa haciendo clic en el botón Aceptar .</li>
	</ol>
</li>
	<li>Caracterización química del material orgánico particulado.<ol>
<li>Abra la válvula de muestreo de un acero inoxidable dentro de la bolsa. El flujo de aerosol muestreada en un espectrómetro de masas de Aerosol tiempo de vuelo alta resolución (HR-ToF-AMS).</li>
		<li>Inicie el software de adquisición de datos presionando el botón de adquirir en la parte inferior izquierda del panel (figura 4). Espectros de masas de alta resolución de la PM orgánico se registran durante el curso del tiempo de los experimentos. También se obtiene la concentración total de masa orgánica.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Caracterización de especies en fase gaseosa<ol>
<li>Abra la válvula de muestreo de un tubo de Teflón PTFE dentro de la bolsa. El flujo de muestreo es guiado por un espectrómetro de masas de tiempo de vuelo de reacción de transferencia de protones (PTR-TOF-MS). Se obtienen los espectros de masas de especies gaseosas tiene una afinidad más alta de protones que el agua.</li>
		<li>Utilice la configuración de los parámetros de la fuente de iones de la PTR-TOF-MS se muestra en la figura 5 en el software Administrador de PTR. Empezar la adquisición de datos por acceso al menú desplegable adquisición en el software Visor de TofDAQ y luego presionar Start. Registro de la serie de tiempo de cada ion a través de este software.</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. final del experimento y bolsa limpieza
<ol><li>Detener la inyección de los precursores de la fase de gas y las partículas de semillas de aerosol.</li>
	<li>Durante varios días continuamente inyectar aire puro a 40 L∙min-1 en la bolsa. Encienda todas las luces ultravioleta. Establece la concentración de ozono en 600 ppb y la temperatura a 40 ° C. De esta manera, un ambiente agresivo de oxidación se mantiene durante varios días para limpiar la bolsa. Cuando la concentración de número de las partículas dentro de la cámara es inferior a 0,2 cm-3, la cámara se considera limpia y puede ser utilizada para el experimento siguiente.</li>
</ol>

<ol><li>Hallquist, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+formation%2C+properties+and+impact+of+secondary+organic+aerosol%3A+current+and+emerging+issues%5BTitle%5D)+AND+%22Atmospheric+Chemistry+and+Physics%22%5BJournal%5D)">The formation, properties and impact of secondary organic aerosol: current and emerging issues.</a> Atmospheric Chemistry and Physics. 9, 5155-5236 (2009).</li>
<li>Fehsenfeld, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emissions+of+volatile+organic+compounds+from+vegetation+and+the+implications+for+atmospheric+chemistry%5BTitle%5D)+AND+%22Global+Biogeochemical+Cycles%22%5BJournal%5D)">Emissions of volatile organic compounds from vegetation and the implications for atmospheric chemistry.</a> Global Biogeochemical Cycles. 6, 389-430 (1992).</li>
<li>Seinfeld, J. H., Pandis, S. N. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSeinfeld%2C+JH+%22Atmospheric+Chemistry+and+Physics%3A+from+air+pollution+to+climate+change%22">Atmospheric Chemistry and Physics: from air pollution to climate change</a>. , John Wiley, Sons. (2006).</li>
<li>Zaveri, R. A., Easter, R. C., Shilling, J. E., Seinfeld, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modeling+kinetic+partitioning+of+secondary+organic+aerosol+and+size+distribution+dynamics%3A+representing+effects+of+volatility%2C+phase+state%2C+and+particle-phase+reaction%5BTitle%5D)+AND+%22Atmospheric+Chemistry+and+Physics%22%5BJournal%5D)">Modeling kinetic partitioning of secondary organic aerosol and size distribution dynamics: representing effects of volatility, phase state, and particle-phase reaction.</a> Atmospheric Chemistry and Physics. , 5153-5181 (2014).</li>
<li>Shiraiwa, M., Berkemeier, T., Schilling-Fahnestock, K. A., Seinfeld, J. H., Pöschl, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+corridors+and+kinetic+regimes+in+the+multiphase+chemical+evolution+of+secondary+organic+aerosol%5BTitle%5D)+AND+%22Atmospheric+Chemistry+and+Physics%22%5BJournal%5D)">Molecular corridors and kinetic regimes in the multiphase chemical evolution of secondary organic aerosol.</a> Atmospheric Chemistry and Physics. 14, 8323-8341 (2014).</li>
<li>Ziemann, P. J., Atkinson, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Kinetics%2C+products%2C+and+mechanisms+of+secondary+organic+aerosol+formation%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Society+Reviews%22%5BJournal%5D)">Kinetics, products, and mechanisms of secondary organic aerosol formation.</a> Chemical Society Reviews. 41, 6582-6605 (2012).</li>
<li>Chen, Q., Liu, Y., Donahue, N. M., Shilling, J. E., Martin, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Particle-Phase+Chemistry+of+Secondary+Organic+Material%3A+Modeled+Compared+to+Measured+O%3AC+and+H%3AC+Elemental+Ratios+Provide+Constraints%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">Particle-Phase Chemistry of Secondary Organic Material: Modeled Compared to Measured O:C and H:C Elemental Ratios Provide Constraints.</a> Environmental Science and Technology. 45, 4763-4770 (2011).</li>
<li>Liu, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Highly+Viscous+States+Affect+the+Browning+of+Atmospheric+Organic+Particulate+Matter%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Central+Science%22%5BJournal%5D)">Highly Viscous States Affect the Browning of Atmospheric Organic Particulate Matter.</a> ACS Central Science. 4 (2), 207-215 (2018).</li>
<li>Jimenez, J. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evolution+of+organic+aerosols+in+the+atmosphere%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Evolution of organic aerosols in the atmosphere.</a> Science. 326, 1525-1529 (2009).</li>
<li>Goldstein, A. H., Galbally, I. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Known+and+unexplored+organic+constituents+in+the+earth%27s+atmosphere%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">Known and unexplored organic constituents in the earth's atmosphere.</a> Environmental Science and Technology. 41, 1514-1521 (2007).</li>
<li>Martin, S. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sources+and+properties+of+Amazonian+aerosol+particles%5BTitle%5D)+AND+%22Review+of+Geophysics%22%5BJournal%5D)">Sources and properties of Amazonian aerosol particles.</a> Review of Geophysics. 48, RG2002(2010).</li>
<li>Zhang, H., Surratt, J. D., Lin, Y. H., Bapat, J., Kamens, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+relative+humidity+on+SOA+formation+from+isoprene%2FNO+photooxidation%3A+enhancement+of+2-methylglyceric+acid+and+its+corresponding+oligoesters+under+dry+conditions%5BTitle%5D)+AND+%22Atmospheric+Chemistry+and+Physics%22%5BJournal%5D)">Effect of relative humidity on SOA formation from isoprene/NO photooxidation: enhancement of 2-methylglyceric acid and its corresponding oligoesters under dry conditions.</a> Atmospheric Chemistry and Physics. 11, 6411-6424 (2011).</li>
<li>Rohrer, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterisation+of+the+photolytic+HONO-source+in+the+atmosphere+simulation+chamber+SAPHIR%5BTitle%5D)+AND+%22Atmospheric+Chemistry+and+Physics%22%5BJournal%5D)">Characterisation of the photolytic HONO-source in the atmosphere simulation chamber SAPHIR.</a> Atmospheric Chemistry and Physics. 5, 2189-2201 (2005).</li>
<li>Cocker, D. R., Flagan, R. C., Seinfeld, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((State-of-the-art+chamber+facility+for+studying+atmospheric+aerosol+chemistry%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">State-of-the-art chamber facility for studying atmospheric aerosol chemistry.</a> Environmental Science and Technology. 35, 2594-2601 (2001).</li>
<li>Shilling, J. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Loading-dependent+elemental+composition+of+%CE%B1-pinene+SOA+particles%5BTitle%5D)+AND+%22Atmospheric+Chemistry+and+Physics%22%5BJournal%5D)">Loading-dependent elemental composition of α-pinene SOA particles.</a> Atmospheric Chemistry and Physics. 9, 771-782 (2009).</li>
<li>Presto, A. A., Huff Hartz, K. E., Donahue, N. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Secondary+organic+aerosol+production+from+terpene+ozonolysis.+1.+effect+of+UV+radiation%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">Secondary organic aerosol production from terpene ozonolysis. 1. effect of UV radiation.</a> Environmental Science and Technology. 39, 7036-7045 (2005).</li>
<li>Epstein, S. A., Blair, S. L., Nizkorodov, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+photolysis+of+%CE%B1-pinene+ozonolysis+secondary+organic+aerosol%3A+effect+on+particle+mass+and+peroxide+content%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">Direct photolysis of α-pinene ozonolysis secondary organic aerosol: effect on particle mass and peroxide content.</a> Environmental Science and Technology. 48, 11251-11258 (2014).</li>
<li>Boyd, C. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Secondary+organic+aerosol+formation+from+the+%CE%B2-pinene%2BNO3+system%3A+effect+of+humidity+and+peroxy+radical+fate%5BTitle%5D)+AND+%22Atmospheric+Chemistry+and+Physics%22%5BJournal%5D)">Secondary organic aerosol formation from the β-pinene+NO3 system: effect of humidity and peroxy radical fate.</a> Atmospheric Chemistry and Physics. 15, 7497-7522 (2015).</li>
<li>Xu, L., Kollman, M. S., Song, C., Shilling, J. E., Ng, N. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+NOx+on+the+volatility+of+secondary+organic+aerosol+from+isoprene+photooxidation%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">Effects of NOx on the volatility of secondary organic aerosol from isoprene photooxidation.</a> Environmental Science and Technology. 48, 2253-2262 (2014).</li>
<li>Loza, C. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+vapor+wall+loss+in+laboratory+chambers%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">Characterization of vapor wall loss in laboratory chambers.</a> Environmental Science and Technology. 44, 5074-5078 (2010).</li>
<li>Lin, Y. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Isoprene+epoxydiols+as+precursors+to+secondary+organic+aerosol+formation%3A+acid-catalyzed+reactive+uptake+studies+with+authentic+compounds%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">Isoprene epoxydiols as precursors to secondary organic aerosol formation: acid-catalyzed reactive uptake studies with authentic compounds.</a> Environmental Science and Technology. 46, 250-258 (2012).</li>
<li>Martin, S. T., Kuwata, M., Smith, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+analytic+equation+for+the+volume+fraction+of+condensationally+grown+mixed+particles+and+applications+to+secondary+organic+material+produced+in+continuously+mixed+flow+reactors%5BTitle%5D)+AND+%22Aerosol+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">An analytic equation for the volume fraction of condensationally grown mixed particles and applications to secondary organic material produced in continuously mixed flow reactors.</a> Aerosol Science and Technology. 48, 803-812 (2014).</li>
<li>Bateman, A. P., Bertram, A. K., Martin, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hygroscopic+Influence+on+the+Semisolid-to-Liquid+Transition+of+Secondary+Organic+Materials%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physical+Chemistry+A%22%5BJournal%5D)">Hygroscopic Influence on the Semisolid-to-Liquid Transition of Secondary Organic Materials.</a> Journal of Physical Chemistry A. 119, 4386-4395 (2015).</li>
<li>Shilling, J. E., King, S. M., Mochida, M., Worsnop, D. R., Martin, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mass+spectral+evidence+that+small+changes+in+composition+caused+by+oxidative+aging+processes+alter+aerosol+CCN+properties%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Physical+Chemistry+A%22%5BJournal%5D)">Mass spectral evidence that small changes in composition caused by oxidative aging processes alter aerosol CCN properties.</a> The Journal of Physical Chemistry A. 111, 3358-3368 (2007).</li>
<li>Smith, M. L., Kuwata, M., Martin, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Secondary+Organic+Material+Produced+by+the+Dark+Ozonolysis+of+alpha-Pinene+Minimally+Affects+the+Deliquescence+and+Efflorescence+of+Ammonium+Sulfate%5BTitle%5D)+AND+%22Aerosol+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">Secondary Organic Material Produced by the Dark Ozonolysis of alpha-Pinene Minimally Affects the Deliquescence and Efflorescence of Ammonium Sulfate.</a> Aerosol Science and Technology. 45, 244-261 (2011).</li>
<li>King, S. M., Rosenoern, T., Shilling, J. E., Chen, Q., Martin, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Increased+cloud+activation+potential+of+secondary+organic+aerosol+for+atmospheric+mass+loadings%5BTitle%5D)+AND+%22Atmospheric+Chemistry+and+Physics%22%5BJournal%5D)">Increased cloud activation potential of secondary organic aerosol for atmospheric mass loadings.</a> Atmospheric Chemistry and Physics. 9, 2959-2971 (2009).</li>
<li>Shilling, J. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Particle+mass+yield+in+secondary+organic+aerosol+formed+by+the+dark+ozonolysis+of+%CE%B1-pinene%5BTitle%5D)+AND+%22Atmospheric+Chemistry+and+Physics%22%5BJournal%5D)">Particle mass yield in secondary organic aerosol formed by the dark ozonolysis of α-pinene.</a> Atmospheric Chemistry and Physics. 8, 2073-2088 (2008).</li>
<li>Nguyen, T. K. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Trends+in+particle-phase+liquid+water+during+the+Southern+Oxidant+and+Aerosol+Study%5BTitle%5D)+AND+%22Atmospheric+Chemistry+and+Physics%22%5BJournal%5D)">Trends in particle-phase liquid water during the Southern Oxidant and Aerosol Study.</a> Atmospheric Chemistry and Physics. 14, 10911-10930 (2014).</li>
<li>Nah, T., McVay, R. C., Pierce, J. R., Seinfeld, J. H., Ng, N. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Constraining+uncertainties+in+particle-wall+deposition+correction+during+SOA+formation+in+chamber+experiments%5BTitle%5D)+AND+%22Atmospheric+Chemistry+and+Physics%22%5BJournal%5D)">Constraining uncertainties in particle-wall deposition correction during SOA formation in chamber experiments.</a> Atmospheric Chemistry and Physics. 17, 2297-2310 (2017).</li>
<li>Reineking, A., Porstendörfer, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurements+of+Particle+Loss+Functions+in+a+Differential+Mobility+Analyzer+%28TSI%2C+Model+3071%29+for+Different+Flow+Rates%5BTitle%5D)+AND+%22Aerosol+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">Measurements of Particle Loss Functions in a Differential Mobility Analyzer (TSI, Model 3071) for Different Flow Rates.</a> Aerosol Science and Technology. 5, 483-486 (1986).</li>
<li>Kroll, J. H., Seinfeld, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chemistry+of+secondary+organic+aerosol%3A+Formation+and+evolution+of+low-volatility+organics+in+the+atmosphere%5BTitle%5D)+AND+%22Atmospheric+Environment%22%5BJournal%5D)">Chemistry of secondary organic aerosol: Formation and evolution of low-volatility organics in the atmosphere.</a> Atmospheric Environment. 42, 3593-3624 (2008).</li>
<li>Surratt, J. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reactive+intermediates+revealed+in+secondary+organic+aerosol+formation+from+isoprene%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+USA%22%5BJournal%5D)">Reactive intermediates revealed in secondary organic aerosol formation from isoprene.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 107, 6640-6645 (2010).</li>
<li>Surratt, J. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+Acidity+on+Secondary+Organic+Aerosol+Formation+from+Isoprene%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">Effect of Acidity on Secondary Organic Aerosol Formation from Isoprene.</a> Environmental Science and Technology. 41, 5363-5369 (2007).</li>
<li>Isaacman-VanWertz, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chemical+evolution+of+atmospheric+organic+carbon+over+multiple+generations+of+oxidation%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Chemical evolution of atmospheric organic carbon over multiple generations of oxidation.</a> Nature Chemistry. 10, 462-468 (2018).</li>
<li>Docherty, K. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Trends+in+the+oxidation+and+relative+volatility+of+chamber-generated+secondary+organic+aerosol%5BTitle%5D)+AND+%22Aerosol+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">Trends in the oxidation and relative volatility of chamber-generated secondary organic aerosol.</a> Aerosol Science and Technology. , 1-13 (2018).</li>
<li>Wiedensohler, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mobility+particle+size+spectrometers%3A+Calibration+procedures+and+measurement+uncertainties%5BTitle%5D)+AND+%22Aerosol+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">Mobility particle size spectrometers: Calibration procedures and measurement uncertainties.</a> Aerosol Science and Technology. 52, 146-164 (2018).</li>
<li>Warneke, C., de Gouw, J. A., Kuster, W. C., Goldan, P. D., Fall, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Validation+of+Atmospheric+VOC+Measurements+by+Proton-Transfer-+Reaction+Mass+Spectrometry+Using+a+Gas-Chromatographic+Preseparation+Method%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">Validation of Atmospheric VOC Measurements by Proton-Transfer- Reaction Mass Spectrometry Using a Gas-Chromatographic Preseparation Method.</a> Environmental Science and Technology. 37, 2494-2501 (2003).</li>
</ol>

Los autores no declaran a intereses financieros en competencia.

La importancia cada vez mayor en la comprensión de la formación y evolución de los aerosoles orgánicos conduce a la urgencia de construir cámaras ambientales para simular estos procesos en un entorno bien controlado. En la actualidad, la mayoría de las cámaras de medio ambiente se basa en batch reactor modo19,31,32,33,34 mientras que ha habido muy pocas cámaras que utilizan continuamente mezcla reactor de15,de modo35. La cámara en modo de reactor de flujo continuo de operación brinda la comodidad de aerosol continuo de muestreo para días o incluso semanas en ambiente similares concentraciones. Cabe señalar que las condiciones ambientales son mucho más complejas que los valores de laboratorio bien controladas. Por ejemplo, la temperatura del ambiente fluctúa mientras que en la cámara se mantiene a un valor constante. El tiempo de reacción de los gases y partículas en la cámara será controlado y limitado por la residencia de la cámara, en lugar de llegar a días de tiempo de reacción en el mundo real. El uso de blacklights, en vez de natural radiación solar, también puede generar a los radicales OH y simular las reacciones en el ambiente. Pero negra a veces puede llevar a la concentración elevada de radículas OH comparados con ésos en el ambiente, que puede afectar el estado de oxidación de las moléculas orgánicas y debe ser cuidadosamente examinados. Sin embargo, por sólo una o dos variables de ajuste y control de todas las otras variables a través de la cámara, podemos estudiar sistemáticamente estos procesos químicos/físicos.
Uno de los pasos críticos en la operación de cámaras de mezcla continuamente es mantener la presión interna de la cámara dentro de un rango óptimo. Una alta presión dentro de la cámara provocará fugas de los gases y las partículas en la cámara, mientras que una baja presión dentro de la cámara será aspirar aire y las partículas del laboratorio en la cámara y causar contaminación. Es necesario un manómetro para controlar la presión de la cámara en valores seguros (< 5 Pa) durante el curso de los experimentos. Otro problema común observado para la cámara es la nucleación de inesperado partícula orgánica. Una menor tasa de inyección de VOC/oxidante o una mayor concentración de partículas de semilla es necesario para evitar este fenómeno. Dependiendo de la finalidad de los experimentos, las concentraciones de ozono, compuestos orgánicos volátiles y partículas de semilla pueden variar en un orden de magnitud. La siguiente ecuación puede utilizarse para calcular la tasa de flujo, finyección, de cada especie que se inyecta en la cámara.
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/55685/55685eq1.jpg" style="opacity: 0.9; font-size: 14px;">(1)
donde cblanco y cinicial cada representan la concentración de destino final de lo reactivo dentro de la cámara y la concentración inicial de lo reactivo que se genera de la fuente. El símbolo ftotal representa el flujo total de todas las especies que se inyecta en la cámara.
El tercer paso crítico para operar la cámara con éxito y obtener los resultados es calibrar cada instrumento antes de los experimentos. El sistema SMPS puede calibrarse mediante la inyección de tamaño conocido de los PSL partículas36. El analizador NOx y ozono son calibrados usando un 5 ppm NO cilindro diluido por N2y 10 ppm de ozono diluido por N2, respectivamente26. Los procedimientos de calibración de AMS y PTR-MS son complicados y pueden encontrarse en manuales de instrumento o anteriores literaturas27,37.
La configuración de la cámara ambiental descrita anteriormente es no sólo conveniente para el estudio de la producción y la evolución de los aerosoles orgánicos, pero también aplicable en varias partículas con recubrimiento orgánico, así como examinar las reacciones de la fase de gas mediante la inyección de gas de la capa sólo precursores. Estas múltiples direcciones proporcionan cámara la flexibilidad en el estudio de una variedad de campos de investigación relacionados con la calidad del aire, cambio climático y temas de salud humana.

Atmosférico orgánico particulado (PM) se produce de la oxidación de compuestos orgánicos volátiles (COV) emitidos por la Biosfera y las actividades antropogénicas1,2. A pesar de los efectos importantes de estos aerosol partículas en los mecanismos de producción y visibilidad3, clima, salud humana, permanecen incompletamente entendido y caracterizado, tanto cualitativa y cuantitativamente. Un reto para los estudios de laboratorio, que son necesariamente de alcance limitado y el tiempo, es para simular la evolución atmosférica de especie de fase gas y partículas. Tiempos de residencia deben ser lo suficientemente largos que compuestos en fases de gas y las partículas pueden sufrir oxidación y reacción multifase como lo harían en ambientes ambiente4,5,6,7, 8. Otro reto es trabajar en el laboratorio a concentraciones lo suficientemente bajas que representan el ambiente9,10,11. Escala de muchos procesos importantes con concentraciones. Por ejemplo, excesiva concentración en masa de PM orgánico en un experimento de laboratorio erróneamente puede cambiar la partición de semivolátiles especie desde la fase gaseosa a la fase de partículas. La composición de las fases de gas y partículas puede ser no representativa de las condiciones atmosféricas. La cámara ambiental de Harvard fue diseñada para responder a estos desafíos, principalmente mediante el enfoque de una configuración de flujo continuo operado bajo un plazo indefinido, lo que permite concentraciones bajas y tiempos largos de integración para detección de señal. La cámara celebra un hito aniversario de doce años de descubrimiento científico en el 2018.
Cámaras ambientales varían en función de la fuente de luz, el flujo de mezcla sistema, tamaño y el número de cámaras que operan juntos. Hay cámaras al aire libre que reciben luz del sol natural12,13 , así como cámara interior que operan con luz artificial14,15,16,17,18 ,19,20,21. Cámaras al aire libre también se pueden construir artefactos relativamente grandes, reduciendo al mínimo que pueden ser introducidos por efectos de pared, aunque la variación de iluminación entre los desafíos debido a las nubes así como la variación en temperatura. Aunque cámaras interior pueden controlar temperatura y humedad relativa, la intensidad y el espectro de la luz artificial son generalmente diferentes de la luz del sol natural, que puede afectar a ciertas reacciones fotoquímicas14. Cámaras pueden utilizarse también como reactores batch o flujo completamente mezclado reactores (CMFR)22. Reactores por lotes son generalmente más fáciles de operar y mantener pero CMFR puede funcionar durante semanas, según sea necesario, para permitir la integración de la señal y así trabajar en concentraciones bajas, atmosférico relevantes.
En el presente, el hardware y el funcionamiento de la cámara ambiental Harvard (HEC)7,23,24,25 se describen en detalle. La HEC consiste en una bolsa de teflón PFA de 4,7 m3 ubicada dentro de una cámara de temperatura constante (2.5 × 2.5 × 2.75 m3)26. Láminas de aluminio reflectante cubren las paredes internas de la cámara para permitir iluminación múltiple a través de la bolsa y así aumentar la tasa de la fotoquímica. La HEC se funciona como un CMFR, utilizando un caudal total de 21 sLpm y correspondiente a un tiempo de residencia media de 3,4 h27. Temperatura, humedad y concentración de ozono se mantienen controles de retroalimentación. Partículas de sulfato de amonio se utilizan como partículas de semilla para imitar la condensación de compuestos orgánicos en partículas inorgánicas en el ambiente. El diámetro de modo de las partículas de sulfato inorgánico es seleccionado para ser 100 y 200 nm para simular los tamaños de partícula medidos en el campo28. Procedimientos de operación se describen en la sección de protocolo, incluyendo una presentación visual, seguida de una breve discusión de aplicaciones y resultados de investigación de la HEC.

<table><tbody><tr><td>(-)-&alpha;-pineno&nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>305715</td><td></td></tr><tr><td>2-butanol&nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>294810</td><td></td></tr><tr><td>jeringa de 5.00 mL&nbsp;</td><td>Hamilton</td><td>201300</td><td></td></tr><tr><td>Analizador de masas de partículas en aerosol</td><td>Kanomax</td><td>3600</td><td></td></tr><tr><td>Contador de partículas de condensación</td><td>TSI</td><td>3022</td><td></td></tr><tr><td>Analizador de movilidad diferencial</td><td>TSI</td><td>3081</td><td></td></tr><tr><td>Manto calefactor</td><td>Cole-parmer</td><td>WU-36225-10</td><td></td></tr><tr><td>Controlador de flujo másico</td><td>MKS</td><td>M100B</td><td></td></tr><tr><td>Tubo Nafion</td><td>Perma Pure</td><td>MD-700-24F-1</td><td></td></tr><tr><td>Muestreador de aerosoles nanométrico</td><td>TSI</td><td>3089</td><td></td></tr><tr><td>Generador de ozono</td><td>Jelight</td><td>600</td><td></td></tr><tr><td>Monitor de ozono</td><td>Ecosensors</td><td>UV-100</td><td></td></tr><tr><td>Sensor de presión</td><td>Omega</td><td>PX409</td><td></td></tr><tr><td>Sensor de humedad relativa</td><td>Rotronic</td><td>60587161</td><td></td></tr><tr><td>Fondo redondo, tres matraz de cuello</td><td>Aceglass</td><td>6944-04</td><td></td></tr><tr><td>Microscopio electrónico de barrido</td><td>Zeiss</td><td>N/A</td><td>Ultra plus FESEM</td></tr><tr><td>Movilidad de barrido Calibrador de partículas</td><td>TSI</td><td>3071A+3772</td> El <td>clasificador electrostático es el modelo 3071A y el octer de partículas de condensación es 3772</td></tr><tr><td>Sustrato de silicio</td><td>University Wafer</td><td>1707</td><td></td></tr><tr><td>Aguja de jeringa</td><td>Hamilton</td><td>90025</td><td>25 G, 2 pulgadas</td></tr><tr><td>Bomba de jeringa</td><td>Chemyx</td><td>Fusion Touch 200</td><td></td></tr><tr><td>Sensor de temperatura</td><td>National Instrument</td><td>USB-TC01</td><td></td></tr><tr><td>circulador de agua</td><td>Brinkmann</td><td>RC6</td><td></td></tr></tbody></table>

producción y medición de la materia orgánica particulada en la cámara ambiental de harvard

Production and Measurement of Organic Particulate Matter in the Harvard Environmental Chamber

La producción y la evolución de la materia particulada orgánica atmosférica (PM) se entienden suficientemente para simulaciones precisas de química de la atmósfera y el clima. Los mecanismos de producción compleja y vías de reacción hacen de este un tema difícil de la investigación. Para abordar estas cuestiones, es necesario una cámara ambiental, proporcionando suficiente tiempo de residencia y las concentraciones de precursores cerca al ambiente de materiales orgánicos secundarios. La cámara ambiental de Harvard (HEC) fue construido para servir esta necesidad, que simula la producción de gas y partículas fase especies de compuestos orgánicos volátiles (COV). La HEC cuenta con un volumen de 4,7 m3 y un tiempo de residencia media de 3,4 h bajo condiciones de operación típicas. Se funciona como un reactor de flujo completamente mezclado (CMFR), ofreciendo la posibilidad de operación de estado estacionario indefinida en días para la muestra recogida y análisis de datos. Los procedimientos de operación se describen en detalle en este artículo. Varios tipos de instrumentación se utilizan para caracterizar el gas producido y las partículas. Un espectrómetro de masas de Aerosol tiempo de lucha alta resolución (HR-ToF-AMS) se utiliza para caracterizar las partículas. Un espectrómetro de masas de la reacción de transferencia de protones (PTR-MS) se utiliza para análisis de gases. Se presentan resultados de ejemplo para mostrar el uso de la cámara en una amplia variedad de aplicaciones relacionadas con las propiedades fisicoquímicas y mecanismos de reacción de la materia orgánica de partículas atmosférica.

En la figura 6se muestra un ejemplo de la serie de tiempo de concentración en masa orgánica registrado por el HR-ToF-AMS durante un experimento. Las condiciones experimentales fueron 490 ppb de isopreno con luces UV encendido para proporcionar OH radical como oxidante. La concentración en masa de PM orgánico aumentado después del inicio del experimento hasta después de unas 4 h de estado estacionario fue alcanzado. La evolución de los compuestos orgánicos en fase gaseosa al mismo tiempo fue estudiada usando el PTR-TOF-MS. figura 7 muestra la serie de tiempo de C4H6O+ señal de intensidad en el mismo experimento, que se presenta de isopreno principales productos de la oxidación (por ejemplo, metil cetona vinilo methacrolein y varios hidroperóxidos orgánicos). Después se inició la iluminación, la intensidad de la señal de C4H6O+ aumentó y continuó haciéndolo hasta que el estado estacionario se alcanzó después de 50 min.
Las figuras ilustran la evolución del tiempo de secundaria materia orgánica en la HEC. Después de la inyección, reacción y vuelta hasta el estado estacionario, los datos de AMS indican que las partículas se componen de compuestos orgánicos, y la concentración de los componentes orgánicos aumenta con el tiempo. El PTR-MS datos demuestran que el precursor del padre se pierde de la fase gas y aparecen especies de la primera generación del producto después de la reacción es iniciada. Análisis de los datos de las mediciones en línea y offline suelen centrarse en el período de estado estacionario. Existe la oportunidad para llevar a cabo experimentos que requieren días para terminar porque las concentraciones de la fase gas y partículas que las especies permanecen estables indefinidamente por el uso de la operación del CMFR con controles de retroalimentación sobre los parámetros de la cámara importante. En Resumen, la HEC se utiliza para simular la química atmosférica y así probar hipótesis y comprensión de temas importantes relacionados con la comprensión de la contaminación atmosférica, el clima influye de partículas y aún efectos sobre la salud de los aerosoles.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55685/55685fig1.jpg"> Figura 1 . Un diagrama de flujo de la cámara ambiental de Harvard (HEC). Las líneas representan el flujo de aerosol. Los paneles de la izquierda muestran los instrumentos utilizados para monitorear las condiciones de reacción. Los paneles de la derecha una lista de los instrumentos utilizados para caracterizar la partícula y especies de la fase de gas. Esta figura es una adaptación de King et al. 26 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/55685/55685fig1large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> 
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55685/55685fig2.jpg"> Figura 2 . Interfaz gráfica de usuario para el programa autodesarrollado utilizado para temperatura, ozono, humedad relativa y presión, entre otras especies. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/55685/55685fig2large.jpg" target="_blank">Por favor haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55685/55685fig3.jpg"> Figura 3 . Interfaz gráfica de usuario del software que se utiliza para registrar la distribución de número de diámetro usando un SMPS. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/55685/55685fig3large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55685/55685fig4.jpg"> Figura 4 . Interfaz gráfica de usuario del software para operar el espectrómetro de masa de Aerosol de. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/55685/55685fig4large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55685/55685fig5.jpg"> Figura 5 . Interfaz gráfica de usuario del software para el control del espectrómetro de masas de la reacción de transferencia de protones (PTR-MS) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/55685/55685fig5large.jpg" target="_blank">haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55685/55685fig6v2.jpg"> Figura 6 . Mediciones de ejemplo para el s orgánico, como caracterizada por el espectrómetro de masa de Aerosol. La línea roja representa la intensidad de la señal total de iones orgánicos. Los datos se muestra corresponden a poco después de que el isopreno se inyectó y comenzó la iluminación ULTRAVIOLETA. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/55685/55685fig6large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55685/55685fig7v2.jpg"> Figura 7 . Un ejemplo de la intensidad de la señal del ión de C 4 H 6 O+ , es un producto importante de la medida de foto-oxidación del isopreno por espectrometría de masas de la reacción de transferencia de protones. Intensidad de la señal comenzó a aumentar 8 minutos después de la iluminación y alcanzó el estado estacionario en 50 minutos <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/55685/55685fig7large.jpg" target="_blank">haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>

Este documento describe los procedimientos de operación para la cámara ambiental de Harvard (HEC) y relacionados con instrumentación para medición de gases y partículas especies. La cámara se utiliza para producir y estudiar especies secundarias orgánicas producidas a partir de los precursores orgánicos, especialmente relacionadas con orgánico particulado atmosférico.

Producción y medición de la materia orgánica particulada en la cámara ambiental de Harvard

The production and the evolution of atmospheric organic particulate matter (PM) are insufficiently understood for accurate simulations of atmospheric ...

El objetivo general de este proyecto es producir materia orgánica particular en la cámara ambiental y caracterizar sus propiedades químicas y físicas. La Cámara Ambiental de Harvard fue construida para estudiar la formación de partículas orgánicas y la reacción de componentes de fase de gas en condiciones ambientales cercanas a las ambientales. Este es el décimo aniversario de las operaciones de cámara.La parte única de esta cámara es que se opera como un reactor de flujo completamente mixto que proporciona la oportunidad de hacer un funcionamiento de estado estable a través de los días. Para garantizar el funcionamiento del estado estacionario, la cámara utiliza un sistema de retroalimentación para controlar los parámetros importantes de la cámara y mantenerlos estables. Podemos realizar varias mediciones en línea y fuera de línea que requieren días para terminar porque las concentraciones de las especies de fase de gas y partículas permanecen estables indefinidamente.La Cámara Ambiental de Harvard, consta de tres partes. La primera parte son las áreas de semillas de generaciones y el sistema de generación de compuestos orgánicos volátiles. La segunda parte es la propia cámara ambiental, y la tercera parte es el instrumento que analiza este sistema.El uso de partículas de semillas, en las reacciones en la Cámara Ambiental de Harvard, es una técnica crítica, que permite una generación estable, de materiales orgánicos de fase de partículas. Elegimos específicamente sales inorgánicas como partículas de semillas y en las reacciones se recubrirán con materiales orgánicos. Más tarde realizamos análisis de datos sobre los materiales orgánicos, y como elegimos sales inorgánicas, la interferencia de las partículas de semillas se puede minimizar.Uno de los instrumentos que utilizamos aquí en nuestro laboratorio, es un tiempo de alta resolución de vuelo Espectrómetro de Masa Aerosol, o para el corto AMS. Es un instrumento comercializado por Aerodyne Research, y hoy en día es ampliamente utilizado tanto en estudios de laboratorio como de campo, incluyendo despliegues de naves aéreas. El AMS proporciona mediciones en tiempo real de la composición química de partículas no refractarias, y también se puede operar en un modo que proporciona información sobre el tamaño de las partículas midiendo el tiempo de partículas del vuelo.Por lo tanto, al combinar información sobre el tamaño y la información de la composición química de los Espectros de Masa, podemos obtener distribuciones de ionómeros de masa para los iones medidos. Los parámetros ambientales medidos clave incluyen ozono, NO y NO2, humedad relativa, temperatura y la presión diferencial entre la bolsa y la cámara. Establezca los parámetros físicos de la cámara ambiental por el sistema de retroalimentación.Ajuste la presión diferencial a cuatro Pascal o 30 mini Torr. Encienda el generador de ozono para generar flujo de ozono pasando el aire seco a través de una lámpara ultravioleta. Ajuste el caudal a 0,1 litros estándar por minuto.Establezca la humedad relativa de la bolsa en los valores designados. Ajuste la temperatura de la cámara a 25 más o menos 0,1 grados centígrados. Conecte las entradas de instrumentos a la cámara ambiental.Inicie el software autodesarrollo haciendo clic en el botón Inicio. Compruebe los datos en tiempo real que se muestran en el software autodesarrollado que integra el control de retroalimentación. Encienda todos los instrumentos y espere a que se calienten por completo.Disolver el sulfato de amonio en agua de alta pureza en vidrio volumétrico de 100 mililitros para preparar una solución de sulfato de amonio. Utilice un atomizador para producir partículas de sulfato de amonio a un caudal de tres litros estándar por minuto. Pasar el flujo de aerosol a través de un secador de difusión para reducir la humedad relativa al 10% Pasar el flujo de aerosol a través de un cargador bipolar y un analizador de movilidad diferencial para seleccionar el tamaño de las partículas y preparar una distribución cuasi monodispurada por movilidad eléctrica.Utilice una jeringa para retirar un mililitro de solución de isopreno. Enjuague la jeringa tres veces con la solución antes de la retirada final. Coloque la jeringa en un inyector de jeringa.Inserte la punta de la aguja a través de un sello de goma en un matraz con fondo redondo. Precalentar el matraz a 90 más o menos 1 grado Celsius por cinta de calentamiento. Encienda la inyección de la jeringa y establézcala en un valor adecuado.La concentración de la fase gaseosa del precursor se ajusta para diferentes experimentos mediante el control de la tasa de inyección de la jeringa. Para experimentos largos, actualice la jeringa según sea necesario. Introducir un flujo de dos litros estándar por minuto de aire purificado para vaporizar y llevar isopreno inyectado en el matraz de fondo redondo.El flujo del aire es lo suficientemente grande como para que la gota sésil en la punta de la jeringa se vaporice en lugar de gotear en el matraz. La combinación de isopreno y luz UV conduce a la producción de material orgánico secundario. Inicie el software de medición de aerosoles y cree un nuevo archivo haciendo clic en Crear un nuevo archivo.Cada parámetro se establece como se muestra. Registre las distribuciones de diámetro numérico de las partículas que salen de la bolsa haciendo clic en el botón Aceptar. Mida el flujo de aerosol utilizando un tiempo de alta resolución del espectrómetro de masas de aerosol de vuelo.Inicie el software de adquisición de datos pulsando el botón Adquirir en la parte inferior izquierda del panel. Los espectros de masa de alta resolución del PM orgánico se registran durante el curso de tiempo de los experimentos. También se obtiene la concentración de masa orgánica total.Abra el valor de muestreo de un tubo de teflón PTFE dentro de la bolsa. El flujo muestreado es guía para un tiempo de reacción de transferencia de protones del espectrómetro de masas de vuelo. Los ajustes de parámetros de la fuente iónica del tiempo de reacción de transferencia de protones del espectrómetro de masa de vuelo se muestran en este vídeo.Inicie la adquisición de datos accediendo al menú desplegable Adquisición, en la cubierta superior de su software y luego presionando Iniciar. Grabe la serie temporal de cada ion a través de este software. Detenga la inyección de los precursores de la fase gaseosa y las partículas de semillas de aerosol.Durante varios días, inyecte continuamente aire puro a 40 litros por minuto en la bolsa. Encienda todas las luces ultravioletas. Establezca la concentración de ozono en 600 partes por mil millones y ajuste la temperatura a 40 grados centígrados.De esta manera, se mantiene un ambiente de oxidación agresivo durante varios días para fregar la bolsa. Los datos adquiridos del espectrómetro de masas en aerosol se registran y procesan. Las condiciones experimentales son 490 PPB de isopreno con luces UV encendidas para proporcionar OH radical como oxidante.La concentración masiva de materiales orgánicos secundarios estaba aumentando al comienzo del experimento y después de unas cuatro horas alcanzó un estado estable. La parcela sugiere que la cámara ambiental es capaz de producir SOM a partir de los precursores de gases. La evolución de los compuestos orgánicos de fase gaseosa dentro de la cámara se puede estudiar utilizando el PTRTOFMS.Se llevó a cabo un ejemplo de experimento sobre la oxidación de la foto de isopreno con aproximadamente 16 PPB de isopreno que se colocan en la cámara continuamente. La figura muestra la serie temporal del C4H6O+ion uno de los principales productos de oxidación de isopreno medidos por el PTRTOFMS. Al principio del experimento, no había luz UV dentro de la cámara.A los ocho minutos, la luz UV se encendió y hubo una tendencia clara del aumento del C4H8O+ion. Después de unos 50 minutos, la reacción alcanza el estado estacionario. Los estudios de cámara de laboratorio son muy importantes en el campo de la ciencia de aerosoles o más ampliamente, las ciencias atmosféricas y eso es porque nos permiten simular e investigar, de manera controlada, los complejos fenómenos químicos y físicos que ocurren en la atmósfera.Los estudios de cámara han ayudado en gran medida a desarrollar nuestra comprensión de la formación y evolución de aerosoles orgánicos secundarios, por ejemplo, SOA, que son un componente dominante de la materia particulada a nivel mundial. Por lo tanto, los datos procedentes de estos estudios de cámara, que examinan cuestiones relacionadas con el SOA, se han utilizado para guiar el desarrollo de mecanismos químicos y también se han utilizado en parametrizaciones para la formación y evolución de SOA en modelos.

production-measurement-organic-particulate-matter-harvard

Research

Investigación

JoVE Journal

Environment

Entorno

Este protocolo describe un método de alto rendimiento de la hidrólisis enzimática que utiliza un lector de microplacas para medir y clasificar el suelo como el fósforo P monoésteres, diésteres P e inorgánicos P. Hasta 96 muestras se puede medir de una sola vez en un laboratorio estándar.

Alto Rendimiento de medición y clasificación de P orgánico en las muestras ambientales

Este artículo muestra el método basado en cámaras estáticas para la medición del flujo de gases de efecto invernadero de los sistemas del suelo. Con inversiones relativamente modestas en infraestructura, las mediciones se pueden obtener de múltiples tratamientos/ubicaciones y en plazos que van desde horas hasta años.

Medición de Flujo de Gas de efecto invernadero procedentes de los suelos agrícolas Usando cámaras estáticas

Las emisiones de amoníaco son una gran amenaza para el medio ambiente debido a la eutrofización, la acidificación del suelo y la formación de partículas finas y se derivan principalmente de fuentes agrarias. Este método permite que las mediciones de pérdida de amoníaco en pruebas de campo replicados que permite el análisis estadístico de las emisiones y de las relaciones entre el desarrollo de los cultivos y las emisiones.

Calibrada de muestreo pasivo - Mediciones de campo multi-trama de NH<sub&gt; 3</sub&gt; Las emisiones con una combinación del método Dynamic Tube y muestreadores pasivos

En este artículo, un protocolo experimental para investigar la aerosolización de las partículas de un producto sujeto a la abrasión y bajo la intemperie del medio ambiente se presenta. Los resultados sobre la emisión de nanomateriales artificiales, en forma de aerosoles se presentan. La específica experimental se describe en detalle.

Protocolo experimental para investigar las partículas aerosolización del producto objeto de la abrasión y Bajo El desgaste del Medio Ambiente

Este protocolo describe las técnicas para la cuantificación y caracterización de aberraciones cromosómicas in vitro en macrófagos de ratón RAW264.7 después del tratamiento con la materia en partículas del aire ambiente.

El análisis de la inducida por la materia particulada ambiental aberraciones cromosómicas El uso de una<em&gt; In Vitro</em&gt; Sistema

Este documento describe el procedimiento de operación para el reactor de tubo de flujo y recopilación de datos relacionados. Muestra los protocolos para establecer los experimentos, grabación de datos y generar la distribución del número de diámetro así como la información masiva de partículas, que da información útil acerca de las propiedades químicas y físicas de los aerosoles orgánicos.

Producción y medición de la materia orgánica de partículas en un Reactor de tubo de flujo

El objetivo general de este protocolo es medir las emisiones de GEI de los campos de arroz usando la técnica de cámara cerrada estática. El sistema de medición necesita ajustes específicos debido a la presencia de una capa de agua permanente en el campo y de las plantas en el espacio de la cámara.

Evaluación de metano y óxido nitroso flujos de arrozal mediante estática cerrado cámaras de mantenimiento de plantas en espacios vacíos

Entender la composición biológica del material particulado ambiental es importante para el estudio de sus impactos significativos en la salud y la diseminación de la enfermedad. Aquí, utilizamos tres tipos de métodos de muestreo de bioaerosol y un análisis biológico de microbios aéreos para explorar mejor las comunidades microbianas aerotransportadas bajo diferentes condiciones ambientales.

Composición y análisis de la distribución de bioaerosoles bajo diferentes condiciones ambientales

Aquí se presenta el sistema de medición de emisiones portátil DownToTen (TDT) para evaluar las emisiones automotrices reales de partículas de menos de 23 nm.

Medición de emisiones de número de partículas de conducción real de sub-23 nanómetros utilizando el sistema de muestreo portátil DownToTen

Detallamos los procedimientos consistentes y de alta calidad utilizados a lo largo de los procesos de muestreo biológico y de aire en los sitios de campo indios durante un gran ensayo controlado aleatorio. Los conocimientos obtenidos de la supervisión de las aplicaciones de tecnologías innovadoras, adaptadas para la evaluación de la exposición en las regiones rurales, permiten mejores prácticas de recopilación de datos de campo con resultados más confiables.

Visualización de los procedimientos de recopilación de datos de campo de las evaluaciones de exposición y biomarcadores para el ensayo de la Red de Intervención de la Contaminación del Aire en el Hogar en la India

Aquí, presentamos un protocolo sobre cómo construir y probar un detector de partículas simple pero eficiente de bajo costo.

Detector de partículas de bajo costo habilitado para fabricación aditiva

Aprende a producir y caracterizar materia orgánica particulada en la Cámara Ambiental de Harvard. Este método permite estudiar la formación de aerosoles secundarios y las interacciones entre fases gaseosa y particulada en condiciones controladas.

Producción y medición de la materia orgánica particulada en la cámara ambiental de Harvard

Explorar más videos