Name: 생산 및 하버드 환경 챔버에 유기 미 립 자 물질의 측정 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-11-18T12:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 46 s
Description: 학습하세요 하버드 환경 챔버에서 이차 유기 미립자 물질을 생성하고 분석하는 방법을. AMS를 활용한 실시간 측정으로 대기 화학 연구에 필수적인 안정적인 실험 조건을 유지합니다.

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이 자료는 화학의 부의는 미국 국립 과학 재단 (NSF) 미국 국가 과학의 보조금 번호 1111418, 대기 GeoSciences 부문에서 환경 화학 과학 프로그램에서 지 원하는 작업 기반 보조금 번호 1524731, 재단 (NSF) 뿐만 아니라 하버드 교수 출판 상. 우리는 펑 페이 리 우, 치 첸, 유용한 토론 및 실험, 지원에 대 한 Mikinori Kuwata 뿐만 아니라 비디오의 voiceover를 줘 에릭 Etcovitch을 인정 합니다.

참고: 키 측정된 환경 변수에 포함 오존 (오존 분석기), 더와 NO2 (NOx 분석기), 상대 습도 (RH 센서), 온도 (K 타입 열전대), 그리고 가방과 챔버 사이 차동 압력. 악기 브랜드 자료의 테이블에 나열 됩니다. 안정적이 고 실험의 시작에 앞서 디자인 요구 사항 내에서 환경 매개 변수는 계기에 의해 측정 되어야 합니다. 환경 챔버는 지속적으로 모니터링 하 고 환경 매개 변수 실험의 과정을 통해 요구 사항 내에서 유지 되도록 조정 하는 피드백 시스템을 사용 합니다.
1. 절차 시작
<ol><li>매개 변수 설정 및 산화 제 주입<ol>
<li>피드백 시스템 (PID) 환경 챔버의 물리적 매개 변수를 설정 합니다. 4 차동 압력 설정 Pa (30 mTorr). 압력이 너무 높이 또는 너무 낮게 되 면 솔레노이드 밸브 열립니다 하거나 설정된 범위 내에서 가방의 압력 조절 닫습니다.</li>
		<li>자외선 램프를 통해 건조 한 공기를 전달 하 여 오존 흐름을 생성 하는 오존 발전기를 켜고. 현대 건설 내부 최종 오존 농도의 100 ppb에 도달 0.1 sLpm에 흐름 속도 설정 합니다. 오존 모니터를 켜고 해당 소프트웨어를 활성화.</li>
		<li>지정 된 값을 가방의 상대 습도 설정 합니다. 이 특정 실험에서 40 %RH 사용 하지만 RH 수준에서 변경할 수 있습니다 < 5% ~ 80%. RH 센서와 피드백 제어 시스템 유지 상대 습도 가방에 안정적인 건조 하 고 습 한 공기 흐름의 비율을 조정 하 여. 건조 한 공기 공급 제로 공기 탄화수소, 물 (RH < 1%), 및 질소의 산화물을 생성 하는 순수한 공기 생성기에서 제공 됩니다. 습 한 공기의 흐름은 고 순도 물 (18 m ω cm) 통해 버블링 건조 공기 근처 포화 공기 흐름을 만드는 데에 준비 됩니다.</li>
		<li>25.0 ± 0.1 ° c.에 챔버의 온도 설정 내부 컨디셔닝 플레넘 지정된 값 내 온도 유지 하는 피드백 제어 시스템으로 스테인레스 스틸 천장 통해 균일 하 게 공기를 배포 합니다.</li>
		<li>안정적인 것으로 다른 환경 매개 변수 및 디자인 요구 사항 내에서 기다립니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>환경 챔버에 악기의 후미를 연결 합니다. 시작 단추를 클릭 하 여 자체 개발한 소프트웨어를 시작 합니다. 자체 개발된 소프트웨어를 통합 하는 피드백 제어 (그림 2)에 표시 되는 실시간 데이터를 확인 합니다.</li>
	<li>모든 악기를 켜고 그들 완전히 워밍업을 기다립니다.</li>
</ol>2. 씨앗 입자 생산
참고: 씨앗 입자 주입, 이전 1 cm-3아래는 초기 입자 농도입니다.
<ol><li>황산 씨 입자의 생산<ol>
<li>모두 더 나은 주변 조건을 시뮬레이션 하 고 또한 보조 유기 물질의 condensational 성장 위한 매체 역할을 가방에 준 단 분산 건조 황산 염 입자를 주사. 씨 입자의 주입은 다음과 같이 실시 됩니다.</li>
		<li>준비 (NH4) 2SO4 솔루션 (0.1 g∙L-1) 100 mL 부피 플라스 크에 고 순도 물 (18 MΩ∙cm)에 황산 암모늄 (0.01 g)을 분해.</li>
		<li>분무기를 사용 하 여 3 sLpm의 유량에 (NH4) 2SO4 연 무질 입자를 생산.</li>
		<li>10%까지 졸 흐름 건조 기 보급을 통해 (실리 카 젤)을가지고 상대 습도 전달 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>씨앗 입자 선택과 가방 주입<ol>
<li>바이 폴라 충전기 (85Kr)을 통해에 어로 졸 흐름을 통과 하 고 크기를 차동 이동성 분석기 (DMA) 입자를 선택 하 고 전기 이동성으로 준 단 분산 배포 준비. 전송 기능 10: 3의 DMA에 칼 집 졸 흐름을 사용 하 여 확대 됩니다. DMA를 종료 하는 입자의 선택 된 전기 이동성 직경 150 50에서 변화 실험에 따라 nm. 전형적인 수 농도 범위 4000에서 8000 cm-3.</li>
		<li>3 sLpm의 유량과 가방을 준 단 분산 연 무질을 피드. 입자는 스캔 이동성 입자 크기 조절기 (SMPS)를 사용 하 여 가방을 종료 모니터링. 안정 되 게 씨 입자의 크기 분포를 기다립니다. 이 실험에 사용 되는 때문에 벤딩 튜브 뿐만 아니라 가방에 정전기는 특히 입자 크기에 대 한 최소한의 입자 손실 (100 보다 큰 nm)29,30.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3입니다. 가스 단계 선구자의 주입
<ol><li>가스 상 선구자의 주입<ol>
<li>주사기를 사용 하 여이 소프 렌 솔루션의 1.00 mL 철회. 세 번 최종 철수 이전 솔루션으로 주사기를 씻어.</li>
		<li>주사기는 주사기 인젝터에 놓습니다. 둥근 바닥 플라스 크 (25 mL)에 고무 물개를 통해 바늘 팁을 삽입 합니다. 미리 테이프를가 열 하 여 플라스 크 90 ± 1 ° C에 열. 켜고 주사기 주입 한 적절 한 값 (1.1 4.4 μL∙min-1)로 설정 합니다. 전조의 가스 단계 농도 다른 실험 주사기 주입 속도 제어 하 여 조정 된다. 긴 실험에 대 한 필요에 따라 주사기를 새로 고칩니다.</li>
		<li>증발 하 고 멀리 둥근 바닥 플라스 크에 주입이 소프 렌을 공기를 정화의 2 sLpm의 흐름을 소개 합니다. 공기의 흐름은 주사기의 끝에 무 방울 플라스 크에 떨어지는 대신 증발은 충분히 큰. 그 결과, 가스 단계 선구자의 농도 유지 안정 됩니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>현대 건설 내부 자외선 빛의 스위치를 켭니다.</li>
</ol>4. 악기 측정
참고:이 소프 렌과 UV 빛의 조합 황산 씨앗 입자에 보조 유기 물질의 생산에 지도 한다.
<ol><li>가방을 종료 하는 입자의 수 직경 분포<ol>
<li>샘플 정전기 방지 튜빙을 사용 하 여 부 대에서 유출.</li>
		<li>에 어로 졸 측정 소프트웨어를 시작 하 고 새 파일 만들기를 클릭 하 여 새 파일을 만듭니다. 각 매개 변수는 그림 3에 표시 된 대로 설정 됩니다. 확인 버튼을 클릭 하 여 가방을 종료 하는 입자의 수 직경 분포를 기록 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>유기 미 립 자 물질의 화학 특성화<ol>
<li>가방 안에 스테인레스 스틸의 샘플링 밸브를 엽니다. 고해상도 졸 시간의 비행 질량 분석기 (HR-ToF-AMS)에서 샘플된 졸 흐름.</li>
		<li>(그림 4) 패널의 왼쪽 하단에 인식 버튼을 누르면 데이터 수집 소프트웨어를 시작 합니다. 유기 오후의 고해상도 질량 스펙트럼 실험의 시간 과정 기록 됩니다. 총 유기 대량 농도 또한 얻을 수 있다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>가스 상 종의 특성<ol>
<li>가방 안에 PTFE 테 플 론 튜브의 샘플링 밸브를 엽니다. 샘플링 된 흐름은 양성자 이전 반응 시간의 비행 질량 분석기 (PTR-TOF-MS)에 가이드. 물 보다 더 높은 양성자 선호도 데 가스 종의 질량 스펙트럼 얻을 수 있습니다.</li>
		<li>PTR-TOF-MS 소프트웨어 PTR-관리자에서 그림 5 에 표시 된의 이온 소스의 매개 변수 설정을 사용 합니다. 드롭-다운 메뉴 수집 TofDAQ 뷰어 소프트웨어에 액세스 하 고 다음 시작을 눌러 데이터 수집을 시작 합니다. 이 소프트웨어를 통해 각 이온의 시계열을 기록 합니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>5입니다. 실험 및 가방 청소 끝
<ol><li>가스 단계 일어나 고 졸 씨 입자의 주입을 중지 합니다.</li>
	<li>지속적으로 몇 일 동안 가방에 40 L∙min-1에서 순수한 공기를 주사. 모든 자외선 빛을 켜십시오. 600 ppb에 오존 농도 설정 하 고 설정 온도 40 ° c 이 방법에서는, 적극적인 산화 환경 가방 스크럽을 몇 일 동안 유지 됩니다. 챔버 내부에 입자 수 농도 보다 0.2 c m-3 때 챔버 깨끗 한 것으로 간주 됩니다 하 고 실험에 사용할 수 있습니다.</li>
</ol>

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<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>
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<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>

저자 아무 경쟁 금융 관심사를 선언합니다.

형성 하 고 유기에 어로 졸의 진화를 이해에 증가 중요성 잘 제어 된 환경에서 이러한 프로세스를 시뮬레이션 환경 챔버를 구성 하는 충 동을 리드. 현재, 대부분의 환경 챔버는 기반 배치 반응 기 모드19,31,32,,3334 에 지속적으로 혼합 사용 하는 거의 약 실 있다 반응 기 모드15,35. 연속 흐름 반응 기 모드에서 환경 챔버 연속에 어로 졸에 대 한 일 또는 심지어 주 샘플링 하 여 주변 같은 농도에서 편의 제공 한다. 그것은 주위 조건에 잘 제어 된 실험실 설정 보다 훨씬 더 복잡 한 지적 가치가 있다입니다. 예를 들어, 주위의 온도 변동 챔버에 그것은 상수 값에 유지 하는 동안. 가스와 챔버에 입자의 반응 시간 제어 하 고 도달 일의 현실 세계에서 반응 시간 보다는 챔버의 거주지에 의해 제한 됩니다. Blacklights 자연 태양 복사, 대신를 사용 하 여도 오 래 디 칼 생성 하 고 주위에 반응을 시뮬레이션 수 있습니다. 하지만 때때로 blacklight 유기 분자의 산화 상태에 영향을 미칠 수 있습니다 하 고 신중 하 게 검사 하는 주변 환경에 비해 오 radicles의 높은 농도에 지도할 수 있다. 그러나, 단 하나 또는 두 개의 변수를 조정 하 고 제어 환경 챔버를 통해 다른 모든 변수, 우리가 체계적으로 이러한 화학/물리적 프로세스 공부할 수 있습니다.
지속적으로 혼합 챔버 운영에 중요 한 단계 중 하나는 최적의 범위 내에서 챔버의 내부 압력을 유지 것입니다. 챔버 내에 고압 챔버 내에서 낮은 압력 챔버에 실험실에서 공기와 입자를 빨 아 하 고 오염 발생 가스와 입자는 상공에서의 누수 발생 합니다. 압력 게이지 안전 값 이내 챔버의 압력을 모니터링 하는 데 필요한 (< 5 Pa) 실험 과정을 통해. 환경 챔버에 대 한 또 다른 일반적인 관찰된 문제는 예상치 못한 유기 입자 자체 nucleation. 낮은 VOC/산화 제 주입 속도 또는 높은 씨 입자 농도이 현상을 피하기 위해 필요 합니다. 실험의 목적에 따라 오존, 휘발성 유기 화합물, 및 씨 입자의 농도 1 개의 크기 순서에 의해 달라질 수 있습니다. F주입, 챔버에 주입 하는 각 종족의 흐름 속도 계산 하는 다음 방정식을 사용할 수 있습니다.
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/55685/55685eq1.jpg" style="opacity: 0.9; font-size: 14px;">(1)
어디 c대상 및 c초기 각 챔버 내부에 반응의 최종 목표 농도 및 소스에서 생성 되는 반응의 초기 농도 나타냅니다. 기호 f총 챔버로 주입 했다 모든 종족의 전체 흐름을 나타냅니다.
성공적으로 환경 챔버를 운영 하 고 결과 얻기 위한 세 번째 중요 한 단계는 실험 하기 전에 각 악기를 보정 하는 것입니다. SMPS 시스템 PSL 입자36의 알려진된 크기를 주입 하 여 측정 될 수 있다. 아니x 및 오존 분석기 5 ppm 아무 실린더를 N2, 그리고 10 ppm 오존 의해 N2를 각각26희석의 희석을 사용 하 여 보정 됩니다. AMS와 PTR-MS에 대 한 교정 절차 복잡 및 악기 매뉴얼 또는 이전 문학27,37에서 찾을 수 있습니다.
위에서 설명한 환경 챔버 설치만이 아니라 생산 및 유기에 어로 졸의 진화를 공부 하 고 적합도 유기 코팅으로 가스를 주입 하 여 가스 위상 반응 검사와 다양 한 입자 코팅에 적용 선구자만. 이러한 여러 방향 환경 챔버 공기 질, 기후 변화와 인간의 건강 주제에 관련 된 연구 분야의 다양 한 공부에 유연성을 제공 합니다.

대기 유기 미 립 자 물질 (PM) 휘발성 유기 화합물 (Voc) 방출 생물권 및 인류 기 원론 활동1,2의 산화에서 생산 됩니다. 이들의 중요 한 효과도 불구 하 고에 어로 졸 입자 기후, 인간의 건강, 및 가시성3, 생산 메커니즘에 남아 불완전 하 게 이해 하 고 특징, 둘 질적 및 양적. 실험실 연구는 반드시 제한 된 범위 및 시간, 한 과제는 가스 및 입자 상 종의 대기 진화 시뮬레이션 이다. 거주 시간 충분히 주변 환경4,,56,7에서 마찬가지로 산화 및 위상 반응 가스와 입자 단계에서 화합물 받을 수 있어야 8. 또 다른 도전은 충분히 나타내는 주변 환경9,,1011낮은 농도에서 실험실에서 일 것입니다. 많은 중요 한 프로세스는 농도 함께 규모. 예를 들어, 실험실 실험에서 유기 오후의 지나치게 높은 질량 농도 입자 단계 가스 단계에서 semivolatile 종의 분할 잘못 이동할 수 있다. 가스 및 입자 단계 구성 대기 조건 대표 될 수 있다. 하버드 환경 챔버 낮은 농도 시간과 긴 통합 수 있도록 주로 무기한 날짜 표시줄 아래 운영 연속 흐름 구성의 방법을 사용 하 여 이러한 문제에 대응 하도록 설계 되었습니다. 신호 탐지입니다. 실로 2018에서 과학적 발견의 12 년의 이정표 주년을 맞는다.
환경 챔버 광원 흐름 시스템, 크기와 함께 운영 하는 챔버의 수에 따라 다릅니다. 인공 빛14,15,,1617,18 함께 작동 하는 실내 챔버로 서 자연 햇빛12,13 받을 야외 챔버 있다 ,19,,2021. 야외 챔버도 만들 수 있습니다 벽 효과 의해 도입 될 수 있는 비교적 큰, 최소화 아티팩트 도전 구름으로 온도 차이 때문에 조명의 변화를 포함. 실내 챔버 온도 및 상대 습도 신중 하 게 제어할 수, 강도와 인공 빛에서 스펙트럼은 일반적으로 특정 광화학 반응14에 영향을 미칠 수 있습니다 천연 햇빛 다릅니다. 실 배치 원자로 또는 완전히 혼합된 흐름 반응 기 (CMFR)22로 동작할 수 있습니다. 배치 원자로 일반적으로 운영 하 고 유지 하기 쉽습니다 하지만 CMFR 신호 통합에 대 한 허용 하 고 그로 인하여 낮은, atmospherically 관련 농도에서 작업 필요에 따라 주 동안 작동 될 수 있다.
여기, 하드웨어 및 하버드 환경 챔버 (HEC)7,23,,2425 의 운영 세부 사항에 설명 합니다. 상수-온도 챔버 내부 보관 4.7 m3 PFA 테 플 론 가방 이루어져는 HEC (2.5 × 2.5 × 2.75 m3)26. 반사 알루미늄 시트 가방을 통해 다중 조명 및 광화학의 속도 증가 챔버의 내부 벽을 커버. 현대 건설은 21 sLpm의 총 유량을 사용 하 고 해당 3.4 h27의 평균 체류 시간 하 CMFR로 운영 한다. 온도, 습도, 및 오존 농도 피드백 제어에 의해 유지 됩니다. 염화 황산 염 입자 씨 입자 주변 환경에서 무기 입자에 유기 구성 요소의 응축을 모방 하기 위해 사용 됩니다. 무기 황산 염 입자의 모드 직경 100-200 nm 시뮬레이션 분야28에서 측정 하는 입자 크기를 선택 합니다. 작업 절차는 시각적 프레 젠 테이 션, 응용 프로그램 및 연구 결과 현대 건설의 간단한 토론에 의해 다음을 포함 하 여 여기, 프로토콜 섹션에서 설명 합니다.

<table><tbody><tr><td>(-)-&알파;-피넨&nbsp;</td><td>시그마-알드리치</td><td>305715</td><td></td></tr><tr><td>2-부탄올&nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>294810</td><td></td></tr><tr><td>5.00 mL 주사기&nbsp;</td><td>Hamilton</td><td>201300</td><td></td></tr><tr><td>에어로졸 입자 질량 분석기</td><td>Kanomax</td><td>3600</td><td></td></tr><tr><td>응축 입자 계수기</td><td>TSI</td><td>3022</td><td></td></tr><tr><td>차동 이동성 분석기</td><td>TSI</td><td>3081</td><td></td></tr><tr><td>가열 맨틀</td><td>Cole-parmer</td><td>WU-36225-10</td><td></td></tr><tr><td>질량 유량 컨트롤러</td><td>MKS</td><td>M100B</td><td></td></tr><tr><td>나피온 튜브</td><td>Perma Pure</td><td>MD-700-24F-1</td><td></td></tr><tr><td>나노미터 에어로졸 샘플러</td><td>TSI</td><td>3089</td><td></td></tr><tr><td>오존 발생기</td><td>Jelight</td><td>600</td><td></td></tr><tr><td>오존 모니터</td><td>에코 센서</td><td>UV-100</td><td></td></tr><tr><td>압력 센서</td><td>Omega</td><td>PX409</td><td></td></tr><tr><td>RH 센서</td><td>Rotronic</td><td>60587161</td><td></td></tr><tr><td>둥근 바닥, 세 개 목 플라스크</td><td>Aceglass</td><td>6944-04</td><td></td></tr><tr><td>주사 전자 현미경</td><td>Zeiss</td><td>N/A</td><td>Ultra plus FESEM</td></tr><tr><td>스캐닝 이동성 입자 사이저</td><td>TSI</td><td>3071A+3772</td><td>정전기 분류기는 모델 3071A이고 응축 입자 센서는 3772</td></tr><tr><td>실리콘 기판</td><td>대학 웨이퍼</td><td>1707</td><td></td></tr><tr><td>주사기 바늘</td><td>해밀턴</td><td>90025입니다.</td><td>25G, 2인치</td></tr><tr><td>주사기 펌프</td><td>Chemyx</td><td>Fusion Touch 200</td><td></td></tr><tr><td>온도 센서</td><td>National Instrument</td><td>USB-TC01</td><td></td></tr><tr><td>물 순환기</td><td>Brinkmann</td><td>RC6</td><td></td></tr></tbody></table>

생산 및 하버드 환경 챔버에 유기 미 립 자 물질의 측정

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

생산 및 대기 유기 미 립 자 물질 (PM)의 진화는 충분히 이해 하지 기후 및 대기 화학의 정확한 시뮬레이션에 대 한. 복잡 한 생산 메커니즘 및 반응 경로 확인이 어려운 연구 주제. 이러한 문제를 해결 하려면 보조 유기 물질에 대 한 충분 한 체류 시간 및 선구자의 닫기-주변 농도 제공 하는 환경 챔버를 필요 합니다. 하버드 환경 챔버 (HEC) 휘발성 유기 화합물 (Voc)에서 가스 및 입자 상 종의 생산 시뮬레이션이 필요를 봉사 하기 위하여 건축 되었다. HEC는 4.7 m3 의 볼륨과 일반적인 동작 조건에서 3.4 h의 평균 체류 시간. 그것은 완전히 혼합된 흐름 반응 기 (CMFR), 샘플 수집 및 데이터 분석에 대 한 일간에 걸쳐 무기한 안정 상태 작업의 가능성을 제공으로 운영 한다. 작업 절차는이 문서에 자세히 설명 되어 있습니다. 여러 종류의 계측 생산된 가스 및 입자 특성화 하는 데 사용 됩니다. 고해상도 졸 싸움의 시간 질량 분석기 (HR-ToF-AMS) 입자를 특성화 하는 데 사용 됩니다. 양성자 이전 반응 질량 분석기 (PTR-MS)는 가스 분석을 위해 사용 됩니다. 예제 결과 환경 챔버를 사용 하 여 다양 한 물리 화학적 특성 및 유기 대기 미 립 자 물질의 반응 메커니즘에 관련 된 응용 프로그램에에서 표시 되 게 됩니다.

1 개의 실험 동안 HR ToF AMS에 의해 기록 된 유기 대량 농도의 시계열의 예는 그림 6에 표시 됩니다. 실험 조건 오 산화로 급진적인 제공 하기도 UV 빛이 소프 렌의 490 ppb를 했다. 유기 오후의 대량 농도 4 h 정상 상태에 대 한 후 때까지 실험의 시작 부분에 도달 했다 후에 꾸준히 증가 했다. 가스 상 유기 화합물의 진화 했다 동시에 시계열 C4H6O의+ 신호 강도 주요이 소프 렌에서 발생 한 동일한 실험에서 PTR-TOF-양 그림 7 쇼를 사용 하 여 공부 산화 제품 (예: 메 틸 비닐 케 톤, methacrolein, 및 여러 가지 유기 hydroperoxides). 조명, 시작 후 C4H6O+ 신호 강도 증가 하 고 이렇게 안정 된 상태는 50 분 후에 도달할 때까지 계속 했다.
수치는 현대 건설에서 보조 유기 물질의 시간 진화를 보여 줍니다. AMS 데이터 주입 후, 반응, 안정 상태까지 스핀, 입자, 유기 화합물의 구성 유기 구성의 집중 시간 증가 나타냅니다. PTR-MS 데이터 부모 전조는 가스 단계에서 손실 반응 시작 후 1 세대 제품 종 표시 보여줍니다. 온라인 및 오프 라인 측정의 데이터 분석은 일반적으로 정상 상태 기간에 초점. 끝내 종 무기한으로 안정적으로 유지 가스 및 입자 단계의 농도 중요 한 챔버 매개 변수에 피드백 컨트롤 CMFR 작업의 사용 때문에 일을 필요로 하는 실험을 수행 하는 기회가 있다. 요약 하자면,는 HEC 대기 화학 시뮬레이션 함으로써 가설을 테스트 하는 데 사용 하 고 입자와에 어로 졸의 심지어 건강 효과의 기후에 영향을 이해 하는 대기 오염에 관련 된 중요 한 주제에 이해.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55685/55685fig1.jpg"> 그림 1 . 도식 흐름도 하버드 환경 챔버 (HEC)의. 라인에 어로 졸 흐름을 나타냅니다. 왼쪽된 패널 반응 상태를 모니터링 하는 데 사용 하는 악기를 보여줍니다. 오른쪽 패널 입자 특성 및 가스 상 종 하는 데 사용 하는 그 악기를 나열 합니다. 이 그림은에서 적응 킹 외. 26 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/55685/55685fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a> 
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55685/55685fig2.jpg"> 그림 2 . 자체 개발된 프로그램 모니터 온도, 오존, 상대 습도 및 압력, 다른 종 중 사용에 대 한 그래픽 사용자 인터페이스. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/55685/55685fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55685/55685fig3.jpg"> 그림 3 . SMPS를 사용 하 여 수 직경 분포를 기록 하는 데 사용 하는 소프트웨어의 그래픽 사용자 인터페이스. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/55685/55685fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55685/55685fig4.jpg"> 그림 4 . 졸 질량 분석기를 작동 하도록 소프트웨어의 그래픽 사용자 인터페이스. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/55685/55685fig4large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55685/55685fig5.jpg"> 그림 5 . 양성자 이전 반응 질량 분석기 (PTR-밀리초)을 제어 하는 소프트웨어의 그래픽 사용자 인터페이스 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/55685/55685fig5large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55685/55685fig6v2.jpg"> 그림 6 . 특징이 졸 질량 분석기로 유기 오후 예 측정. 빨간색 선은 유기 이온에 대 한 총 신호 강도를 나타냅니다. 표시 된 데이터는이 소프 렌을 주입 하 고 자외선 조명 개시 직후에 해당 합니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/55685/55685fig6large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55685/55685fig7v2.jpg"> 그림 7 . C 4 H 6 O+ 이온의 신호 강렬의 예를 들어,이 소프 렌 사진-산화 측정의 주요 제품에는 양성자 이전 반응 질량 분석에 의해. 신호 강도 조명 후 8 분 증가 하기 시작 하 고 50 분에 정상 상태에 도달 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/55685/55685fig7large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>

이 신문은 하버드 환경 챔버 (HEC) 및 가스 측정 및 입자 종에 대 한 관련된 계측에 대 한 작업 절차를 설명 합니다. 환경 챔버는 생산 보조 유기 종 유기 선구자, 특히와 관련 된 대기 유기 미 립 자 물질에서에서 생산을 연구 하는 데 사용 됩니다.

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

이 프로젝트의 전반적인 목표는 환경 챔버에서 유기 특정 물질을 생산하고 화학적 및 물리적 특성을 특성화하는 것입니다. 하버드 환경 챔버는 유기 미립자 물질의 형성과 주변 조건에 가까운 가스 상 구성 요소의 반응을 연구하기 위해 지어졌습니다. 이것은 챔버 운영의 10 주년입니다.이 챔버의 독특한 부분은 완전히 혼합 된 유량 반응기로 작동하여 며칠 동안 안정적인 상태 작업을 수행 할 수있는 기회를 제공한다는 것입니다. 정상 상태 작동을 보장하기 위해 챔버는 피드백 시스템을 사용하여 중요한 챔버 매개 변수를 제어하고 안정적으로 유지합니다. 가스 및 입자 상 종의 농도가 무기한 안정적으로 유지되기 때문에 완료하는 데 며칠이 필요한 다양한 온라인 및 오프라인 측정을 수행할 수 있습니다.하버드 환경 챔버는 세 부분으로 구성되어 있습니다. 첫 번째 부분은 세대의 종자 영역과 휘발성 유기 화합물 생성 시스템입니다. 두 번째 부분은 환경 챔버 자체이며, 세 번째 부분은이 시스템을 분석하는 계측기입니다.하버드 환경 챔버의 반응에서 종자 입자를 사용하는 것은 입자 상 유기 물질의 안정적인 생성을 허용하는 중요한 기술입니다. 우리는 특히 무기 염을 종자 입자로 선택하고 반응에서 유기 재료로 코팅됩니다. 우리는 나중에 유기 재료에 대한 데이터 분석을 수행하며 무기 염을 선택하기 때문에 종자 입자의 간섭을 최소화 할 수 있습니다.우리가 우리의 실험실에서 여기에서 사용하는 악기 중 하나는 비행 Aerosol 질량 분광기의 고해상도 시간, 또는 짧은 AMS입니다. 그것은 Aerodyne 연구에 의해 mercelized 악기, 그리고 요즘 널리 실험실 및 현장 연구에 사용, 항공 선박 배포를 포함 하 여. AMS는 불응성 입자 화학 조성물의 실시간 측정을 제공하며 비행 의 입자 시간을 측정하여 입자 크기에 대한 정보를 제공하는 모드에서도 작동할 수 있습니다.따라서 질량 스펙트럼으로부터 화학 조성의 크기와 정보에 대한 정보를 결합함으로써 측정된 이온에 대한 대량 이오노머 분포를 얻을 수 있습니다. 그들은 오존, NO 및 NO2, 상대 습도, 온도 및 가방과 챔버 사이의 차동 압력을 포함하는 주요 측정 환경 매개 변수를 포함한다. 피드백 시스템에 의해 환경 챔버의 물리적 매개 변수를 설정합니다.차동 압력을 4개의 파스칼 또는 30 개의 미니 토르로 설정합니다. 오존 발생기를 켜서 자외선 램프를 통해 건조한 공기를 전달하여 오존 흐름을 생성합니다. 유량을 분당 0.1 표준 리터로 설정합니다.가방의 상대 습도를 지정된 값으로 설정합니다. 챔버의 온도를 섭씨 25도 또는 영하 0.1도로 설정합니다. 악기 입구를 환경 챔버에 연결합니다.시작 단추를 클릭하여 자체 개발한 소프트웨어를 시작합니다. 피드백 제어를 통합하는 자체 개발 소프트웨어에 표시되는 실시간 데이터를 확인합니다. 모든 악기를 켜고 완전히 따뜻해지기를 기다립니다.100 밀리리터 체피칼 유리에 고순도 물에 황산암모늄을 녹여 황산암모늄 용액을 준비합니다. 분당 3리터의 유속으로 황산암모늄 입자를 생산하기 위해 분멸제를 사용하십시오. 에어로졸 흐름을 확산 건조기를 통과하여 상대 습도를 10%까지 끌어내리고 양극성 충전기와 차동 이동성 분석기를 통해 에어로졸 흐름을 입자를 선택하고 전기 이동성에 의한 준 단조판 분포를 준비합니다.주사기를 사용하여 이소프레네 용액 1 밀리리터를 인출하십시오. 최종 인출 전에 솔루션으로 주사기를 세 번 헹군다. 주사기를 주사기 인젝터에 넣습니다.둥근 바닥 플라스크에 고무 씰을 통해 바늘 팁을 삽입합니다. 플라스크를 가열 테이프로 90 플러스 또는 영하 1도로 예열합니다. 주사기 주입을 켜고 적절한 값으로 설정합니다.전구체의 가스 상 농도는 주사기 주입 속도를 조절하여 상이한 실험에 맞게 조정된다. 긴 실험을 위해 필요에 따라 주사기를 새로 고칩니다. 정제 된 공기의 분당 두 개의 표준 리터의 흐름을 도입하여 둥근 바닥 플라스크에 주입 된 이소프레네를 기화하고 운반하십시오.공기의 흐름은 주사기 끝에 있는 혈청 액적이 플라스크에 떨어지는 대신 기화될 정도로 큽니다. 이소프렌과 자외선의 조합은 이차 유기 재료의 생산에 이르게. 에어로졸 측정 소프트웨어를 시작하고 새 파일 만들기를 클릭하여 새 파일을 만듭니다.각 매개 변수는 표시된 대로 설정됩니다. Okay 버튼을 클릭하여 가방을 빠져나가는 파티클의 지름 분포수를 기록합니다. 비행 에어로졸 질량 분광계의 고해상도 시간을 사용하여 에어로졸 흐름을 측정합니다.패널 왼쪽 하단의 획득 버튼을 눌러 데이터 수집 소프트웨어를 시작합니다. 유기 PM의 고해상도 질량 스펙트럼은 실험의 시간 과정 동안 기록됩니다. 총 유기 질량 농도도 수득된다.가방 내부에 PTFE 테플론 튜브의 샘플링 값을 엽니다. 샘플링된 흐름은 비행 질량 분광계의 양성자 이송 반응 시간에 대한 가이드입니다. 이 비디오에는 비행 질량 분광계의 양성자 이송 반응 시간의 이온 소스의 매개 변수 설정이 이 비디오에 나와 있다.소프트웨어의 상단 덱에서 드롭다운 메뉴인 수집에 액세스한 다음 시작을 눌러 데이터 수집을 시작합니다. 이 소프트웨어를 통해 각 이온의 시간 시리즈를 기록합니다. 가스 상 전구체 및 에어로졸 종자 입자의 주입을 중지합니다.며칠 동안, 가방에 분당 40 리터에 순수한 공기를 지속적으로 주입합니다. 모든 자외선 조명을 켭니다. 오존 농도를 10억 개당 600개 부품으로 설정하고 온도를 섭씨 40도로 설정합니다.이러한 방식으로, 공격적인 산화 환경은 가방을 스크럽하기 위해 며칠 동안 유지됩니다. 에어로졸 질량 분광계에서 획득한 데이터는 기록및 처리됩니다. 실험 조건은 산화제로 OH 라디칼을 제공하기 위해 켜진 UV 조명이 있는 490 PPB의 이소프레네입니다.이차 유기 물질의 질량 농도는 실험 초기에 증가하고 약 4 시간 후에 안정된 상태에 도달하였다. 플롯은 환경 챔버가 가스 전구체에서 SOM을 생성 할 수 있음을 시사한다. 챔버 내부의 가스 상 유기 화합물의 진화는 PTRTOFMS를 사용하여 연구 될 수있다.이소프레네 사진 산화에 대한 예실험은 약 16PPB의 이소프레네를 지속적으로 챔버로 투입하여 수행하였다. 이 그림은 PTRTOFMS에 의해 측정된 Isoprene의 주요 산화 제품 중 하나인 C4H6O+이온의 시계열을 보여줍니다. 실험 의 시작 부분에서, 챔버 내부에 UV 빛이 없었다.약 8분 만에 자외선이 켜졌고 C4H8O+이온이 상승하는 추세가 뚜렷했습니다. 약 50분 후, 반응은 안정된 상태에 도달한다. 실험실 챔버 연구는 에어로졸 과학 또는 더 광범위하게, 대기 과학 분야에서 정말 중요하며, 이는 우리가 통제 된 방식으로 대기에서 일어나는 복잡한 화학 적 및 물리적 현상을 시뮬레이션하고 조사 할 수 있기 때문입니다.챔버 연구는 특히 세계적으로 미립자 물질의 지배적 인 구성 요소인 SOA와 같은 이차 유기 에어로졸의 형성과 진화에 대한 이해를 개발하는 데 크게 도움이되었습니다. 따라서 SOA와 관련된 질문을 살펴보면서 이러한 챔버 연구에서 나오는 데이터는 화학 메커니즘의 개발을 안내하는 데 사용되었으며 모델에서 SOA 형성 및 진화를 위한 매개 변수화에도 사용되었습니다.

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Environment

환경

이 프로토콜은 측정하고 분류 P monoesters, P의 diesters 및 무기 P. 같은 토양 인을 최대 96 샘플에 대한 표준 실험실에서 한 번에 측정할 수에 microplate 리더를 활용하여 효소 가수 분해의 높은 처리량 방법을 설명합니다.

환경 샘플에서 유기 P의 높은 처리량 측정 및 분류

이 기사에서는 토양 시스템의 온실 가스 플럭스를 측정하기 위한 정적 챔버 기반 방법을 보여줍니다. 상대적으로 겸손한 인프라 투자로 여러 처리/위치에서 몇 시간에서 몇 년에 이르는 기간에 걸쳐 측정을 얻을 수 있습니다.

정적 챔버를 사용하여 농업 토양에서 온실 가스 유출 측정

암모니아 배출은 부영양화, 토양의 산성화 및 미세 입자 형성하여 환경에 큰 위협 및 농업 소스에서 주로 줄기. 이 방법은 배출 및 작물 개발 및 배출량 사이의 관계의 통계 분석을 가능하게 복제 된 현장 시험에서 암모니아 손실 측정을 할 수 있습니다.

보정 수동 샘플링 - NH의 다중 플롯 필드 측정<sub&gt; 3</sub동적 튜브 방법 및 패시브 샘플러의 조합으로&gt; 배출

이 글에서, 실험 프로토콜을 제시 마모에 따라 환경 풍화에 따라 제품의 입자 에어로졸을 조사합니다. 에어로졸의 형태로 설계 나노 물질의 방출에 결과가 표시됩니다. 구체적인 실험 장치를 상세히 설명한다.

실험 프로토콜 마모에서 환경 풍화에서 제품의 입자 에어로졸을 조사하기

이 프로토콜은 대기 입자상 물질로 치료 한 후 마우스 RAW264.7 대 식세포 관내에서 정량 및 염색체 이상 특성화를위한 기술을 설명한다.

를 사용하여 주변 입자상 물질에 의한 염색체 수차 분석<em&gt; 체외</em&gt; 시스템

이 문서는 흐름 튜브 반응 기 및 관련된 데이터 수집에 대 한 작업 절차를 설명합니다. 그것은 실험을 설정 하 고, 데이터를 기록 하 고 유기 연 무질의 화학 및 물리적 특성에 대 한 유용한 정보를 제공 하는 입자 질량 정보 뿐 아니라 수 직경 분포를 생성에 대 한 프로토콜을 보여줍니다.

생산 및 흐름 튜브 반응 기에서 유기 미 립 자 물질의 측정

이 프로토콜의 전반적인 목표 정적 닫힌된 챔버 기술을 사용 하 여 논에서 온실 가스 배출량을 측정 하는 것입니다. 측정 시스템 분야에서 모두 영구 물 층의와 챔버 headspace 내 식물의 존재로 인해 특정 조정 필요합니다.

메탄과 아산화 질소 용 정전기에 의하여 벼 분야에서의 평가 폐쇄 챔버 Headspace 내 식물 유지

환경 미 립 자 물질의 생물 학적 구성을 이해 하는 것은 인간의 건강과 질병 확산에 중요 한 영향의 연구에 대 한 중요 하다입니다. 여기, 우리 사용 bioaerosol 샘플링 방법의 세 가지 유형 및 공 수 미생물의 생물 학적 분석 더 나은 다른 환경 조건 하에서 공 수 미생물 지역 사회를 탐구.

구성 및 다른 환경 조건에서 Bioaerosols의 유통 분석

여기에 발표된 DownToTen(DTT) 휴대용 배기가스 측정 시스템은 23nm 입자의 실제 주행 자동차 배출을 평가합니다.

휴대용 다운토텐 샘플링 시스템을 사용하여 23나노미터 미만 의 실제 구동 입자 수 배출 측정

우리는 대규모 무작위 대조 시험 동안 인도 현장 현장에서 공기 및 생물학적 샘플링 프로세스 전반에 걸쳐 사용되는 일관되고 고품질의 절차를 자세히 설명합니다. 농촌 지역의 노출 평가에 적합한 혁신적인 기술의 적용 감독에서 얻은 통찰력은 보다 신뢰할 수 있는 결과와 함께 더 나은 현장 데이터 수집 관행을 가능하게 합니다.

인도의 가정용 대기 오염 개입 네트워크 시험을 위한 노출 및 바이오마커 평가의 현장 데이터 수집 절차 시각화

여기에서는 간단하지만 효율적인 저비용 입자 검출기를 구축하고 테스트하는 방법에 대한 프로토콜을 제시합니다.

적층 제조가 가능한 저비용 입자 검출기

학습하세요 하버드 환경 챔버에서 이차 유기 미립자 물질을 생성하고 분석하는 방법을. AMS를 활용한 실시간 측정으로 대기 화학 연구에 필수적인 안정적인 실험 조건을 유지합니다.

생산 및 하버드 환경 챔버에 유기 미 립 자 물질의 측정

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