Name: Pomiar rzeczywistej liczby cząstek stałych w ruchu poniżej 23 nanometrów za pomocą przenośnego systemu pobierania próbek DownToTen (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-05-22T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 59 s
Description: Poznaj metodę pomiaru rzeczywistej liczby cząstek stałych poniżej 23 nm w ruchu za pomocą systemu DownToTen. To narzędzie umożliwia ocenę nieregulowanych emisji nanocząstek z pojazdów.

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

Ta praca jest prowadzona w ramach projektu H2020 DownToTen. Projekt ten otrzymał dofinansowanie z programu Unii Europejskiej w zakresie badań naukowych i innowacji Horyzont 2020 na podstawie umowy o udzielenie dotacji nr 724085.

<ol><li>Dunne, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((GRPE+Particulate+Measurement+Programme+%28PMP%29%5BTitle%5D)+AND+%227th+ETH-Conference+on+Combustion+Generated+Nanoparticles%22%5BJournal%5D)">GRPE Particulate Measurement Programme (PMP).</a> 7th ETH-Conference on Combustion Generated Nanoparticles. , (2003).</li>
<li>Sydbom, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Health+effects+of+diesel+exhaust+emissions%5BTitle%5D)+AND+%22European+Respiratory+Journal%22%5BJournal%5D)">Health effects of diesel exhaust emissions.</a> European Respiratory Journal. 17 (4), 733-746 (2001).</li>
<li>UNECE. Vehicle Regulations - Transport. UNECE. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.unece.org/trans/main/welcwp29.html">https://www.unece.org/trans/main/welcwp29.html</a> (2020).</li>
<li>Andersson, J., Wedekind, B. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aAndersson%2C+J+%22DETR+%2F+SMMT+%2F+CONCAWE+Particulate+Research+Programme+1998-2001+SUMMARY+REPORT%22">DETR / SMMT / CONCAWE Particulate Research Programme 1998-2001 SUMMARY REPORT</a>. , (2001).</li>
<li>Samaras, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Publication+data+form+1.+Framework+Programme+European+Commission-DG+TrEn%5BTitle%5D)+AND+%225+th+Framework+Programme+Competitive+and+Sustainable+Growth+Sustainable+Mobility+and+Intermodality+2.+Contract+No%22%5BJournal%5D)">Publication data form 1. Framework Programme European Commission-DG TrEn.</a> 5 th Framework Programme Competitive and Sustainable Growth Sustainable Mobility and Intermodality 2. Contract No. , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://vergina.eng.auth.gr/mech/Lat/particulates/private/index.htm">http://vergina.eng.auth.gr/mech/Lat/particulates/private/index.htm</a> (2005).</li>
<li>Andersson, J., Giechaskiel, B., Muñoz-Bueno, R., Sandbach, E., Dilara, P. Particle Measurement Programme (PMP) Light-duty Inter-laboratory Correlation Exercise (ILCE_LD) Final Report Institute for Environment and Sustainability 2007 EUR 22775 EN. , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://publications.jrc.ec.europa.eu/repository/bitstream/111111111/429/2/7386-PMP_LD_final.pdf">http://publications.jrc.ec.europa.eu/repository/bitstream/111111111/429/2/7386-PMP_LD_final.pdf</a> (2007).</li>
<li>Rönkkö, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+gaseous+sulphuric+acid+on+diesel+exhaust+nanoparticle+formation+and+characteristics%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">Effects of gaseous sulphuric acid on diesel exhaust nanoparticle formation and characteristics.</a> Environmental Science and Technology. 47 (20), 11882-11889 (2013).</li>
<li>Liati, A., Dimopoulos Eggenschwiler, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+particulate+matter+deposited+in+diesel+particulate+filters%3A+Visual+and+analytical+approach+in+macro-%2C+micro-+and+nano-scales%5BTitle%5D)+AND+%22Combustion+and+Flame%22%5BJournal%5D)">Characterization of particulate matter deposited in diesel particulate filters: Visual and analytical approach in macro-, micro- and nano-scales.</a> Combustion and Flame. 157 (9), 1658-1670 (2010).</li>
<li>Liati, A., Schreiber, D., Arroyo Rojas Dasilva, Y., Dimopoulos Eggenschwiler, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrafine+particle+emissions+from+modern+Gasoline+and+Diesel+vehicles%3A+An+electron+microscopic+perspective%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Pollution%22%5BJournal%5D)">Ultrafine particle emissions from modern Gasoline and Diesel vehicles: An electron microscopic perspective.</a> Environmental Pollution. 239, 661-669 (2018).</li>
<li>Kittelson, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+Measurements+of+Nanoparticle+Emissions+from+Engines%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Research+on+Diesel+Exhaust+Particles+Japan+Association+of+Aerosol+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">Recent Measurements of Nanoparticle Emissions from Engines.</a> Current Research on Diesel Exhaust Particles Japan Association of Aerosol Science and Technology. , 5(2001).</li>
<li>Bruno, T. J., Ott, L. S., Smith, B. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Composition-Explicit+Distillation+Curves+of+Waste+Lubricant+Oils+and+Resourced+Crude+Oil%3A+A+Diagnostic+for+Re-Refining+and+Evaluation%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Environmental+Sciences%22%5BJournal%5D)">Composition-Explicit Distillation Curves of Waste Lubricant Oils and Resourced Crude Oil: A Diagnostic for Re-Refining and Evaluation.</a> American Journal of Environmental Sciences. 6 (6), 523-534 (2010).</li>
<li>Giechaskiel, B., Vanhanen, J., Väkevä, M., Martini, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Investigation+of+vehicle+exhaust+sub-23+nm+particle+emissions%5BTitle%5D)+AND+%22Aerosol+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">Investigation of vehicle exhaust sub-23 nm particle emissions.</a> Aerosol Science and Technology. 51 (5), 626-641 (2017).</li>
<li>Andersson, J. Call: H2020-GV-2016-2017: DownToTen. 48th PMP Update. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://wiki.unece.org/download/attachments/73924923/PMP-48-10/DTT_Update_Nov_2018.pdf">https://wiki.unece.org/download/attachments/73924923/PMP-48-10/DTT_Update_Nov_2018.pdf</a> (2018).</li>
<li>Andersson, J. PMP 50th Session - Transport - Vehicle Regulations - UNECE Wiki. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://wiki.unece.org/display/trans/PMP+50th+Session">https://wiki.unece.org/display/trans/PMP+50th+Session</a> (2019).</li>
<li>Martikainen, S., et al. Dependence of Dilution Performance of a Prototype Setup for Sampling Non- volatile Engine Exhaust Particles down to ten Nanometer in Diameter on Pressure Variations in Sample Line. 22nd ETH Conference on Combustion Generated Particles. , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.nanoparticles.ch/2018_ETH-NPC-22/2018_ETH-NPC-22_book_of_abstracts_posters.pdf">http://www.nanoparticles.ch/2018_ETH-NPC-22/2018_ETH-NPC-22_book_of_abstracts_posters.pdf</a> 1(2018).</li>
<li>Landl, L., Vuckovic, T., Hausberger, S. PEMS accuracies under harsh environmental conditions. 23rd Transport and Air Pollution Conference, Thessaloniki 2019. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.tapconference.org/assets/files/previous-confereces/proceedings/2019_Proceedings.zip">https://www.tapconference.org/assets/files/previous-confereces/proceedings/2019_Proceedings.zip</a> (2019).</li>
<li>Karjalainen, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Time-resolved+characterization+of+primary+particle+emissions+and+secondary+particle+formation+from+a+modern+gasoline+passenger+car%5BTitle%5D)+AND+%22Atmospheric+Chemistry+and+Physics%22%5BJournal%5D)">Time-resolved characterization of primary particle emissions and secondary particle formation from a modern gasoline passenger car.</a> Atmospheric Chemistry and Physics. 16 (13), 8559-8570 (2016).</li>
<li>Mikkanen, P., Moisio, M., Keskinen, J., Ristimäki, J., Marjamäki, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sampling+method+for+particle+measurements+of+vehicle+exhaust%5BTitle%5D)+AND+%22SAE+Mobilus%22%5BJournal%5D)">Sampling method for particle measurements of vehicle exhaust.</a> SAE Mobilus. , 219(2001).</li>
<li>Giechaskiel, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Review+of+motor+vehicle+particulate+emissions+sampling+and+measurement%3A+From+smoke+and+filter+mass+to+particle+number%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Aerosol+Science%22%5BJournal%5D)">Review of motor vehicle particulate emissions sampling and measurement: From smoke and filter mass to particle number.</a> Journal of Aerosol Science. 67, 48-86 (2014).</li>
<li>EC Commission Regulation (EU) 2017/1154. Official Journal of the European Union. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://eur-lex.europa.eu/eli/reg/2017/1154/oj">https://eur-lex.europa.eu/eli/reg/2017/1154/oj</a> (2017).</li>
<li>Mamakos, A., Khalek, I., Giannelli, R., Spears, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+combustion+aerosol+produced+by+a+mini-CAST+and+treated+in+a+catalytic+stripper%5BTitle%5D)+AND+%22Aerosol+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">Characterization of combustion aerosol produced by a mini-CAST and treated in a catalytic stripper.</a> Aerosol Science and Technology. 47 (8), 927-936 (2013).</li>
<li>Jing, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Standard+Combustion+Aerosol+Generator+%28SCAG%29+for+Calibration+Purposes%5BTitle%5D)+AND+%22Atmospheric+Environment%22%5BJournal%5D)">Standard Combustion Aerosol Generator (SCAG) for Calibration Purposes.</a> Atmospheric Environment. 27 (8), 1271-1275 (1999).</li>
<li>Moore, R. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mapping+the+operation+of+the+miniature+combustion+aerosol+standard+%28Mini-CAST%29+soot+generator%5BTitle%5D)+AND+%22Aerosol+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">Mapping the operation of the miniature combustion aerosol standard (Mini-CAST) soot generator.</a> Aerosol Science and Technology. 48 (5), 467-479 (2014).</li>
<li>Giechaskiel, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Implementation+of+portable+emissions+measurement+systems+%28PEMS%29+for+the+real-driving+emissions+%28RDE%29+regulation+in+Europe%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Implementation of portable emissions measurement systems (PEMS) for the real-driving emissions (RDE) regulation in Europe.</a> Journal of Visualized Experiments. (118), e54753(2016).</li>
<li>EC Commission Regulation (EU) 2017/1151. Official Journal of the European Union. (692), Available from: 
 <a target="_blank" href="https://eur-lex.europa.eu/eli/reg/2017/1151/oj">https://eur-lex.europa.eu/eli/reg/2017/1151/oj</a> 1(2017).</li>
<li>EC REGULATION (EC) No 715/2007 OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL. Official journal of the European Union. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://eur-lex.europa.eu/Legal-content/EN/ALL/?uri=CELEX:32007R0715">https://eur-lex.europa.eu/Legal-content/EN/ALL/?uri=CELEX:32007R0715</a> (2007).</li>
<li>EC DIRECTIVE 2007/46/EC OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL. Official journal of the European Union. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://eur-lex.europa.eu/Legal-content/EN/ALL/?uri=CELEX:32007L0046">https://eur-lex.europa.eu/Legal-content/EN/ALL/?uri=CELEX:32007L0046</a> (2007).</li>
<li>EC Commission Regulation 2790/99. Official Journal of the European Communities. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://eur-lex.europa.eu/Legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX:3A31999R2790">https://eur-lex.europa.eu/Legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX:3A31999R2790</a> (1999).</li>
<li>Hinds, W. C. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aHinds%2C+WC+%22Aerosol+technology%3A+properties%2C+behavior%2C+and+measurement+of+airborne+particles%22">Aerosol technology: properties, behavior, and measurement of airborne particles</a>. , John Wiley & Sons. (2012).</li>
<li>Badshah, H., Kittelson, D., Northrop, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Particle+Emissions+from+Light-Duty+Vehicles+during+Cold-Cold+Start%5BTitle%5D)+AND+%22SAE+International+Journal+of+Engines%22%5BJournal%5D)">Particle Emissions from Light-Duty Vehicles during Cold-Cold Start.</a> SAE International Journal of Engines. 9 (3), 1775-1785 (2016).</li>
<li>Andersson, J., et al. First results of vehicle technology effects on sub-23nm exhaust particle number emissions using the DownTo10 sampling and measurement system. 22nd ETH-Conference on Combustion Generated Nanoparticles. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.nanoparticles.ch/archive/2018_Andersson_PR.pdf">https://www.nanoparticles.ch/archive/2018_Andersson_PR.pdf</a> (2018).</li>
<li>Giechaskiel, B., Manfredi, U., Martini, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Engine+exhaust+solid+sub-23+nm+particles%3A+I.+Literature+survey%5BTitle%5D)+AND+%22SAE+International+Journal+of+Fuels+and+Lubricants%22%5BJournal%5D)">Engine exhaust solid sub-23 nm particles: I. Literature survey.</a> SAE International Journal of Fuels and Lubricants. 7 (2834), 950-964 (2014).</li>
<li>Weiss, M., et al. Including cold-start emissions in the Real-Driving Emissions (RDE) test procedure. Publications Office of the European Union. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://op.europa.eu/en/publication-detail/-/publication/66874f0c-fd85-11e6-8a35-01aa75ed71a1/language-en/format-PDF/source-120155396">https://op.europa.eu/en/publication-detail/-/publication/66874f0c-fd85-11e6-8a35-01aa75ed71a1/language-en/format-PDF/source-120155396</a> (2017).</li>
<li>Mathissen, M., Scheer, V., Vogt, R., Benter, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Investigation+on+the+potential+generation+of+ultrafine+particles+from+the+tire-road+interface%5BTitle%5D)+AND+%22Atmospheric+Environment%22%5BJournal%5D)">Investigation on the potential generation of ultrafine particles from the tire-road interface.</a> Atmospheric Environment. 45 (34), 6172-6179 (2011).</li>
<li>Grigoratos, T., Martini, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brake+wear+particle+emissions%3A+a+review%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Science+and+Pollution+Research%22%5BJournal%5D)">Brake wear particle emissions: a review.</a> Environmental Science and Pollution Research. 22 (4), 2491-2504 (2015).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

W pracy przedstawiono system pobierania próbek DTT i jego zastosowanie jako przenośnego systemu pomiaru emisji. System został zaprojektowany i zbudowany w ramach unijnego projektu DTT w ramach programu Horyzont 2020, aby umożliwić pomiar emisji cząstek poniżej obecnego ustawowego limitu wielkości cząstek wynoszącego 23 nm. Wszechstronność systemu umożliwia ocenę regulowanej liczby cząstek stałych, jak również całkowitych emisji cząstek stałych oraz badania aerozoli wtórnych. Aby dokładnie zinterpretować wyniki pomiarów, konieczna jest procedura kalibracji systemu naziemnej telewizji cyfrowej. Ma to na celu ocenę względnej penetracji cząstek dla różnych rozmiarów cząstek, aby móc obliczyć współczynnik korekcyjny, który uwzględnia straty cząstek. Niezwykle ważne jest, aby zapewnić wystarczający czas nagrzewania się samego układu pobierania próbek i reszty zestawu eksperymentalnego, aby osiągnąć równowagę termiczną i uzyskać dokładne wyniki pomiarów kalibracyjnych.
Opisano zastosowanie systemu naziemnej telewizji cyfrowej do pomiaru emisji liczby cząstek stałych przy dolnej granicy wielkości cząstek wynoszącej 23 nm (regulacja prądu) i 10 nm (eksperymentalna). Aby móc ocenić liczbę emisji cząstek stałych przez pojazd, konieczne jest określenie stężenia liczby cząstek stałych i masowego natężenia przepływu spalin. System naziemnej telewizji cyfrowej obejmuje pomiar stężenia liczby cząstek. Przepływ masowy spalin jest mierzony za pomocą przepływomierza spalin (EFM). Bardzo ważne jest, aby zainstalować EFM zgodnie z instrukcjami producenta. Błędne pomiary natężenia przepływu spalin mają bezpośredni wpływ na wywnioskowane natężenia emisji. Podczas przetwarzania danych pomiarowych ważne jest, aby wykonać dokładne wyrównanie w czasie danych dotyczących stężenia cząstek stałych i danych dotyczących przepływu spalin. Jest to konieczne, ponieważ natężenie emisji to natężenie przepływu spalin pomnożone przez stężenie liczby cząstek. Jeśli oba sygnały nie są prawidłowo wyrównane, emisje w całym napędzie mogą znacznie odbiegać od rzeczywistych emisji.
System naziemnej telewizji cyfrowej nie jest urządzeniem komercyjnym, ale wszechstronnym narzędziem badawczym. Służy do badania nieuregulowanych emisji z pojazdów, w przeciwieństwie do wykonywania pomiarów certyfikacyjnych potwierdzających zgodność z obowiązującymi przepisami. Wysoka wszechstronność odbywa się kosztem zwiększonego zużycia energii i powietrza rozcieńczającego. Podczas korzystania z systemu do pomiarów mobilnych należy pamiętać o masie dodanej do pojazdu dzięki akumulatorowi (30 kg) i butli gazowej (20 kg) w celu pokrycia zużycia energii i powietrza przez system. Całkowita masa dodana do samochodu podczas pomiaru emisji cząstek stałych za pomocą systemu naziemnej telewizji cyfrowej wynosi około 80 kg, co jest porównywalne z inną osobą przewożoną w pojeździe. Dodatkowa masa może prowadzić do nieznacznego zwiększenia emisji, zwłaszcza jeśli napęd obejmuje duże przyspieszenie i/lub wzniesienia.
System naziemnej telewizji cyfrowej może być wykorzystywany do badania nieuregulowanej liczby cząstek stałych <23 nm w spalinach. Można mierzyć zarówno emisje ciał stałych, jak i całkowitą liczbę cząstek. Ponadto może być użytecznym narzędziem do badania złożonej dziedziny powstawania aerozoli wtórnych. Innym możliwym zastosowaniem systemu jest pomiar cząstek zużycia hamulców samochodowych. Znaczna część cząstek emitowanych podczas hamowania może być mniejsza niż 30 nm34. Dzięki d50 wynoszącemu około 11 nm system naziemnej telewizji cyfrowej nadaje się do badania tych emisji. Chociaż wiadomo, że emisje inne niż spaliny przyczyniają się prawie w równym stopniu do emisji PM10 związanych z ruchem drogowym35 , emisje cząstek stałych innych niż spaliny są nadal nieuregulowane. Wynika to ze złożonego i rzadko powtarzalnego procesu wytwarzania cząstek, co bardzo utrudnia ustalenie działań regulacyjnych. Ponadto skład chemiczny i związana z nim toksyczność organicznych cząstek zużycia hamulców są nadal powszechnie nieznane35.
System naziemnej telewizji cyfrowej jest użytecznym narzędziem pozwalającym lepiej zrozumieć emisje cząstek stałych związanych zarówno ze spalinami, jak i innymi emisjami związanymi z ruchem drogowym.

<table><tbody><tr><td>2x Licznik cząstek kondensacji 4 nm</td><td>TSI</td><td>3775</td><td>Licznik cząstek z punktem odcięcia 4 nm</td></tr><tr><td>5x Regulatory przepływu masowego (MFC)</td><td>V&ouml; gtlin</td><td></td><td>Regulatory przepływu masowego do sterowania przepływem gazu miniCast</td></tr><tr><td>Przepływomierz spalin AVL M.O.V.E. EFM Miernik przepływu spalin</td><td>AVL</td><td></td><td>Urządzenie do pomiaru natężenia przepływu spalin w pojazdach</td></tr><tr><td>Ściągacz katalityczny</td><td>Wykonane</td><td></td> na zamówienie <td>urządzenie do usuwania lotnych związków w aerozolu przez utlenianie</td></tr><tr><td>Sprężone powietrze</td><td></td><td></td><td>Zasilanie powietrzem utleniającym i rozcieńczającym dla miniCast</td></tr><tr><td>Licznik cząstek kondensacji 10 nm</td><td>AVL</td><td></td><td>Licznik cząstek o punkcie odcięcia 10 nm</td></tr><tr><td>Licznik cząstek kondensacji 23 nm</td><td>TSI</td><td>3790A</td><td>Licznik cząstek o punkcie odcięcia 23 nm</td></tr><tr><td>Analizator ruchliwości różnicowej</td><td>TSI</td><td>3085</td><td>Część klasyfikatora elektrostatycznego, w której cząstki są oddzielone przez ruchliwość.</td></tr><tr><td>Mostek rozcieńczający</td><td>Wykonany</td><td></td><td>na zamówienie zawór iglicowy równoległy do filtrów HEPA. Służy do regulacji stężeń cząstek do celów kalibracji</td></tr><tr><td>System pobierania próbek DownToTen</td><td>Wykonany</td><td></td> na zamówienie <td>System pobierania próbek do oceny emisji cząstek samochodowych poniżej 23 nm</td></tr><tr><td>Klasyfikator elektrostatyczny</td><td>TSI</td><td>3082</td><td>Urządzenie do klasyfikacji cząstek arozolu według średnicy ruchliwości elektrycznej</td></tr><tr><td>Ręczny przepływomierz masowy (MFM)</td><td>V&ouml; gtlin</td><td></td><td>Urządzenie do pomiaru przepływu wlotowego przyrządów pomiarowych</td></tr><tr><td>miniCast Generator sadzy Jing</td><td>Ltd</td><td></td><td>Combastion aerozol standardowy, generator sadzy</td></tr><tr><td>Mobilna bateria LPS 1500</td><td>Clayton Power</td><td></td><td>Bateria do zasilania systemu pomiarowego naziemnej telewizji cyfrowej</td></tr><tr><td>Butla</td><td></td><td></td> z azotem <td>Azot do mieszania gazu i gaszenia Zasilanie gazem propan miniCast</td></tr><tr><td> Butelka</td><td></td><td></td><td>paliwa do miniCast</td></tr><tr><td>Soft X-Ray Neutralizer</td><td>TSI</td><td>3088</td><td>Urządzenie do ustalania równowagowego rozkładu ładunku cząstek aerozolu</td></tr><tr><td>Syntetyczna butla powietrzna Butla gazowa 10 l</td><td></td><td></td><td>do dostarczania powietrza rozcieńczającego</td></tr></tbody></table>

pomiar rzeczywistej liczby cząstek stałych w ruchu poniżej 23 nanometrów za pomocą przenośnego systemu pobierania próbek downtoten

Measuring Sub-23 Nanometer Real Driving Particle Number Emissions Using the Portable DownToTen Sampling System

Obecny próg wielkości cząstek w europejskich normach emisji liczby cząstek (PN) wynosi 23 nm. Próg ten może ulec zmianie, ponieważ przyszła technologia pojazdów z silnikami spalinowymi może emitować duże ilości cząstek o długości fali poniżej 23 nm. W ramach finansowanego w ramach programu "Horyzont 2020" projektu DownToTen (DTT) opracowano metodę pobierania próbek i pomiaru w celu scharakteryzowania emisji cząstek w tym obecnie nieuregulowanym zakresie wielkości. System pomiaru cząstek stałych został opracowany w oparciu o obszerny przegląd literatury i eksperymentów laboratoryjnych, w których testowano różne podejścia do pomiaru i pobierania próbek cząstek stałych. Opracowany system pomiarowy charakteryzuje się wysoką penetracją cząstek i wszechstronnością, co umożliwia ocenę cząstek pierwotnych, opóźnionych cząstek pierwotnych i aerozoli wtórnych, począwszy od kilku nanometrów średnicy. Niniejszy dokument zawiera instrukcje dotyczące instalacji i obsługi przenośnego systemu pomiaru emisji (PEMS) do pomiarów emisji w rzeczywistych warunkach jazdy (RDE) oraz oceny emisji cząstek stałych poniżej obecnego limitu prawnego wynoszącego 23 nm.

Dane kalibracyjne (penetracja cząstek):
Rycina 11 przedstawia przykładowy wykres względnej penetracji cząstek w systemie DTT w funkcji średnicy mobilności cząstek. Odpowiadające im dane zostały zmierzone i ocenione zgodnie z opisem w sekcji instruktażowej 1. Wykres pokazuje, że odchylenia między dwoma punktami pomiarowymi przy tej samej średnicy mobilności wynosiły mniej niż 5%. Odchylenia przekraczające 10% wskazują na niestabilność układu eksperymentalnego. W takim przypadku kalibrację należało powtórzyć, zwiększając czas rozgrzewania i stabilizacji. Zarówno czas rozgrzewania (zazwyczaj 30 min), jak i czas stabilizacji (zazwyczaj 30 s) zwiększono 1,5-krotnie.
Cząstki przechodzące przez system DTT ulegały utracie w wyniku dyfuzji i termoforezy. Straty termoforetyczne były spowodowane gradientem temperatury, który przyciągał cząstki w stronę ścianek systemu pobierania próbek. Efekt ten jest niezależny od wielkości cząstek29; w przeciwieństwie do dyfuzji, która jest silnie zależna od ich rozmiaru. Gradient stężeń powodował wypadkowy strumień cząstek w kierunku ścianek, gdzie dochodziło do ich utraty. Wzrost dyfuzyjności wraz ze zmniejszaniem się rozmiaru cząstek sprawił, że stał się on dominującym mechanizmem strat dla cząstek ≤10 nm. Linie na Rysunku 11 wskazujące na straty termoforetyczne, dyfuzyjne i całkowite obrazują odpowiednie zależności od wielkości cząstek. W przypadku strat dyfuzyjnych użyto następnej funkcji, aby zilustrować przybliżoną zależność od wielkości cząstek:
<img alt="Wzór na zanik wykładniczy P=exp(-a/D(dp)), równania, analiza prawdopodobieństwa." src="/files/ftp_upload/61287/61287equ11.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Równanie 11">
Przenikanie P zależy od parametru dopasowania a oraz współczynnika dyfuzji D:
<img alt="Równanie współczynnika dyfuzji D=kT*Cc/(3πηdp), związane z badaniami dynamicznego rozpraszania światła." src="/files/ftp_upload/61287/61287equ12.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Równanie 12">
Współczynnik dyfuzji zależy od stałej Boltzmanna k, temperatury bezwzględnej T, lepkości η, średnicy cząstki dp oraz czynnika korekcyjnego poślizgu Cunninghama Cc, który jest funkcją średniej drogi swobodnej i średnicy cząstki29.
Dane przedstawione na Rysunku 11 pozwoliły na uzyskanie następnej średniej wydajności przenikania cząstek Pmean:
<img alt="Równanie obliczania średniego ciśnienia, wzór na P_mean, równanie matematyczne, zastosowanie akademickie." src="/files/ftp_upload/61287/61287equ13.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Równanie 13">
Rozmiar cząstek, przy którym efektywność penetracji wynosi 50%, określa się jako d50. Wartość d50 opisuje charakterystykę odcięcia penetracji układu. Dla układu DTT d50 wynosiło 11 nm. Wartość d50 przedstawiono na Rysunku 11.
<img alt="Wykres penetracji w funkcji d_p; termoforeza, analiza dyfuzyjna; wyniki pomiarów naukowych." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61287/61287fig11.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Rycina 11"> 
Rycina 11: Penetracja cząstek jako funkcja średnicy mobilności cząstek. 
Punkty zaznaczone na niebiesko to wyniki pomiarów. Przerywane linie w kolorze pomarańczowym i zielonym wskazują odpowiednio straty związane z termoforezą i dyfuzją. Linia czerwona przedstawia całkowite straty jako sumę strat dyfuzyjnych i termoforetycznych. Fioletowa linia kropkowo-kreskowa pokazuje średnią penetrację cząstek Pmean obliczoną zgodnie z instrukcją pomiaru kalibracyjnego w sekcji 1. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61287/61287fig11large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
Liczba cząstek stałych:
Rysunek 12 przedstawia tempo emisji liczby cząstek w czasie podczas pierwszych dziesięciu minut pomiarowej jazdy w trybie RDE. Dane z systemu DTT PEMS z wykorzystaniem CPC 10 nm i 23 nm pokazano wraz z danymi z komercyjnie dostępnego systemu z punktem odcięcia 23 nm. Tempa emisji cząstek obliczono z odpowiednich stężeń cząstek pomnożonych przez natężenie przepływu spalin, zgodnie z opisem w sekcji 4 dotyczącą instrukcji analizy danych. Instrument referencyjny (AVL MOVE) opierał się na ładowarce dyfuzyjnej do pomiaru stężenia liczby cząstek. Pomimo różnych zasad działania czujników, dane zmierzone za pomocą DTT PEMS były ogólnie w bardzo dobrej zgodności z danymi zmierzonymi przez komercyjnie dostępny system PEMS. Ostry spadek sygnałów w trzech przebiegach wynikał z faktu, że urządzenia do pomiaru cząstek mogą tymczasowo raportować zerowe stężenia cząstek, a zer nie można wyświetlić na wykresach logarytmicznych. Emisje cząstek zmierzone za pomocą CPC 10 nm były bardzo zbliżone do emisji zmierzonych za pomocą CPC 23 nm przez większość okresu czasu pokazanego na Rysunku 12. Jednak tuż na początku, między 10 s a 25 s, wystąpiła znacząca emisja cząstek &lt;23 nm. Sygnał DTT 10 nm był znacznie wyższy niż sygnał 23 nm systemu DTT oraz urządzenia AVL MOVE. W tym przypadku &gt;50% całkowitej liczby emitowanych cząstek mieściło się w przedziale od 10 nm do 23 nm. Dynamiczne procesy zimnego rozruchu w stanie braku równowagi termicznej mogą powodować, że rozkłady wielkości cząstek różnią się od emisji z rozgrzanego pojazdu30. Omówienie tych złożonych procesów wykracza poza zakres niniejszej pracy. Dalsze informacje na ten temat można znaleźć w literaturze31,32,33.
<img alt="Analiza zdarzeń cząsteczkowych; wykres DTT nm; prędkość pojazdu; dane zdarzeń cząsteczkowych poniżej 23 nm." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61287/61287fig12.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Rycina 12"> 
Rycina 12: Górna część rysunku przedstawia szybkość emisji liczby cząstek w czasie podczas pierwszych 10 min jazdy pomiarowej RDE. 
Jako odniesienie wykorzystano dane pomiarowe uzyskane za pomocą DTT PEMS z wykorzystaniem CPC 10 nm i 23 nm oraz komercyjnego systemu z punktem odcięcia 23 nm (AVL MOVE). Dolna część rysunku przedstawia prędkość pojazdu. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61287/61287fig12large.jpg" target="_blank">Kategorie kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>

Prezentowany tutaj jest przenośny system pomiaru emisji DownToTen (DTT) do oceny rzeczywistych emisji samochodowych cząstek poniżej 23 nm.

Pomiar rzeczywistej liczby cząstek stałych w ruchu poniżej 23 nanometrów za pomocą przenośnego systemu pobierania próbek DownToTen

The current particle size threshold of the European Particle Number (PN) emission standards is 23 nm. This threshold could change because future ...

Protokół ten może być wykorzystany do uzyskania mobilnego pomiaru obecnie nieuregulowanych emisji cząstek o wielkości poniżej 23 nanometrów za pomocą systemu, który został zaprojektowany i zbudowany w ramach projektu DownToTen w ramach programu "Horyzont 2020". Niskie straty cząstek w reżimie sub-23 nanometrów będących przedmiotem zainteresowania oraz wysoki stopień wszechstronności systemu umożliwiły ocenę różnych właściwości emitowanych cząstek. Ten wyjątek od emisji spalin, Ta metoda byłaby idealna do badania lotności i mechanizmów powstawania nanocząstek Zacznij od wyboru przepływomierza spalin o zakresie pomiarowym odpowiadającym oczekiwanemu zakresowi przepływu spalin w mierzonym pojeździe.Umieść skrzynkę sterowniczą miernika przepływu spalin w bagażniku pojazdu i zainstaluj przepływomierz spalin na zewnątrz samochodu. Zgodnie ze specyfikacjami producenta, należy zadbać o to, aby odległość przed i za licznikiem była zgodna z przepisami federalnymi. Sprawdź, czy złącza od rury przepływomierza spalin do rury wydechowej pojazdu wytrzymują temperatury spalin.Po zainstalowaniu przepływomierza spalin należy użyć rur łączących i zacisków rurowych, aby podłączyć wydech do pierwszej rury, dokręcając rurę clamps na końcu tylko w celu ułatwienia wyrównania rur podczas montażu. Gdy istnieje połączenie między wydechem a przepływomierzem spalin, umieść skrzynkę sterowniczą przepływomierza spalin i wspornik montażowy przepływomierza spalin w bagażniku, aby upewnić się, że nic nie ślizga się podczas podróży pomiarowej i sprawdź, czy wszystkie orurowania są szczelne i czy nic się nie poluzuje podczas pomiaru. Po czasie nagrzewania do 15 minut, w zależności od temperatury otoczenia, przepływomierz masy spalin jest gotowy do wykonywania pomiarów.Aby zainstalować system pomiarowy DownToTen, umieść butelkę z syntetycznym powietrzem w bagażniku i przymocuj butelkę za pomocą pasków. Umieść akumulator w bagażniku pojazdu i podłącz wejściowy AC, zamocuj akumulator na miejscu i podłącz AC do lokalnego źródła zasilania. Zamocować pompy próżniowe układu pobierania próbek i liczniki cząstek kondensacji w bagażniku pojazdu i podłączyć pompy do akumulatora.Następnie umieść system DownToTen w bagażniku pojazdu i zamocuj go w pozycji za pomocą pasów, podłącz system do mobilnego zestawu akumulatorów i podłącz dwa wlotowe regulatory przepływu masy systemu DownToTen do stacjonarnego źródła sprężonego powietrza. podłączyć dwa regulatory przepływu masowego wylotowego systemu DownToTen do pompy próżniowej i użyć odpowiednich przewodów do napędzania spalin pompy, na zewnątrz pojazdu. Użyj USB, aby podłączyć system DownToTen do laptopa pomiarowego i podłącz wlot systemu do punktu próbkowania, za przepływomierzem spalin.Podłącz gniazdo zasilania systemu do akumulatora i podłącz gniazda zasilania licznika cząstek kondensacji do zestawu akumulatorów. Podłączyć liczniki cząstek kondensatu do odpowiedniej zewnętrznej pompy próżniowej i użyć odpowiednich przewodów do napędzania spalin licznika cząstek kondensatu i całej pompy zewnętrznej na zewnątrz pojazdu. Następnie za pomocą USB podłącz liczniki cząstek kondensacji do laptopa pomiarowego Aby podgrzać i uruchomić system pomiarowy, włącz liczniki cząstek kondensacji i ich zewnętrzny dopływ próżni.I otwórz oprogramowanie licznika cząstek kondensacji. Nawiąż komunikację z licznikami cząstek kondensatu i zamknij zawory iglicowe regulatorów przepływu masowego. Następnie naciśnij czerwony przełącznik pompy systemu pobierania próbek DownToTen, aby włączyć system i otworzyć aplikację DownToTen w widoku laboratoryjnym.Komunikacja z systemem rozpocznie się automatycznie, a graficzny interfejs użytkownika wyświetli przepływ do i na wyjściu z pierwszego i drugiego etapu rozcieńczania. Wprowadź przepływ masowy pobierany przez podłączone przyrządy pomiarowe w standardowych litrach na minutę i powoli otwieraj zawory iglicowe, aż oba wypływy osiągną 10 plus minus 0.5 standardowych litrów na minutę Dostosuj AdFlow obu etapów rozcieńczania tak, aby natężenie przepływu w urządzeniu do usuwania katalitycznego było równe jednemu plus minus 0,1 litra na minutę przez środek do usuwania katalitycznego i przepływ wlotowy próbki próbki modułu do usuwania katalitycznego Natężenie przepływu wynosi jeden plus minus 0,1 litra na minutę. Pod zaczepem grzałki ustawić temperatury nawiewu powietrza rozcieńczającego.Pierwsze nalewy pochylają rozcieńczalnik i katalityczny środek do usuwania do 350 stopni Celsjusza. System zacznie się nagrzewać. Następnie poczekaj, aż temperatura gazu za pierwszym etapem rozcieńczania osiągnie 290 stopni Celsjusza przed rozpoczęciem napędu pomiarowego.Aby zarejestrować dane, na urządzeniu pomiarowym podłączonym do systemu pobierania próbek DownToTen, szybki start Rejestrowanie danych", aby rozpocząć rejestrowanie danych systemu pobierania próbek. I wybierz ścieżkę i nazwę pliku w wyskakującym okienku. Zostanie wyświetlona ścieżka do pliku dziennika, a zielone światło wskaże, że dane zostały zapisane.Następnie użyj odpowiedniego oprogramowania, aby zarejestrować dane o stężeniu cząstek licznika cząstek kondensatu i rozpocznij rejestrację przepływu spalin za pomocą przepływomierza spalin. Aby rejestrować dane podczas jazdy, przed przejechaniem wybranej trasy należy odłączyć ładowania akumulatora i przełączyć się ze stacjonarnego zasilania powietrzem pod ciśnieniem na butlę gazową. Następnie jedź wybraną trasą.Po zakończeniu jazdy naciśnij przycisk Zaloguj się", aby zatrzymać nagrywanie danych i wyłączyć instrumenty. Następnie naładuj akumulator, aby przygotować się do następnej jazdy Tutaj pokazano przykładowy wykres względnej penetracji cząstek w systemie DownToTen w funkcji średnicy ruchliwości cząstek. Dane termoforedyczne, dyfuzyjne i całkowite straty zostały wykreślone w celu określenia odpowiednich zależności wielkości cząstek.W tej analizie dyfuzyjność rosnąca wraz ze spadkiem wielkości cząstek sprawiła, że stał się to dominujący mechanizm utraty dla cząstek mniejszych lub równych 10 nanometrów. Przedstawiona jest również całkowita wydajność penetracji, co pozwala na określenie wielkości cząstek, przy której skuteczność penetracji wynosi 50%Tutaj pokazany jest wskaźnik emisji liczby cząstek w czasie dla pierwszych 10 minut rzeczywistego napędu do pomiaru emisji. Ostre skoki skierowane w dół we wszystkich trzech sygnałach wystąpiły, ponieważ urządzenia do pomiaru cząstek mogą tymczasowo zgłaszać zerowe stężenia cząstek, a zera nie mogą być wyświetlane na wykresach logarytmicznych.Emisje cząstek zmierzone za pomocą licznika cząstek kondensacji 10 nanometrów były bardzo zbliżone do emisji zmierzonych za pomocą licznika cząstek kondensacji 23 nanometrów przez większość okresu pomiaru. Jednak między 10 a 25 sekundą doszło do znaczącej emisji cząstek o wielkości poniżej 23 nanometrów. Podobnie jak w tej analizie, ponad 50% całkowitej liczby wyemitowanych cząstek miało wielkość od 10 do 23 nanometrów.Podczas wykonywania tej procedury należy pamiętać o prawidłowym włożeniu miernika spalin i zapewnieniu wystarczającego czasu nagrzewania układu pobierania próbek. Wszechstronność i niskie straty systemu DownToTen sprawiają, że jest on idealnym narzędziem do badania nieuregulowanych emisji cząstek, takich jak całkowite cząstki stałe. Ten system i metoda zostały wykorzystane w projekcie DownToTen w ramach programu "Horyzont 2020" w celu oceny emisji cząstek o nałometrze poniżej 23 nanometrów przez różne pojazdy, aby zapewnić podstawę naukową dla przyszłych przepisów dotyczących emisji.

measuring-sub-23-nanometer-real-driving-particle-number-emissions

Research

JoVE Journal

Engineering

Inżynieria

Zbudowano urządzenie do inhalacji aerozolu z nanocząsteczkami całego ciała do badań toksykologicznych nad inhalacją dwutlenku tytanu (TiO2). System ten zapewnia atmosfery testowe aerozolu nano-TiO2, które mają: 1) stałe stężenie masy; 2) jednorodny skład wolny od zanieczyszczeń; oraz 3) stabilny rozkład wielkości cząstek podczas wytwarzania aerozolu.

Narażenie na wdychanie aerozoli nanocząsteczkowych całego ciała

W tym artykule przedstawiono eksperymentalny protokół badania aerozolizacji cząstek produktu pod wpływem ścierania i warunków atmosferycznych. Przedstawiono wyniki badań nad emisją nanomateriałów inżynieryjnych w postaci aerozoli. Szczegółowy opis przebiegu eksperymentu jest szczegółowo opisany.

Protokół doświadczalny do badania aerozolizacji cząstek produktu pod wpływem ścierania i warunków atmosferycznych

Zaprojektowaliśmy i opracowaliśmy skuteczną konfigurację aerozolu nanoproszków oraz protokół działania. W ramach systemu wytworzone zostały aerozole nanocząsteczkowe o stabilnych stężeniach liczbowych i rozkładzie wielkości przez długi czas, wymagające jedynie niewielkich ilości badanego materiału (min. 200 mg).

System do tworzenia stabilnych aerozoli nanocząsteczkowych z nanoproszków

Uwalnianie nanocząstek jest testowane przy użyciu systemu komor, który zawiera licznik cząstek kondensacji, optyczny licznik cząstek i porty do pobierania próbek filtrów do analizy mikroskopowej. Proponowany system komór może być skutecznie wykorzystywany do testowania uwalniania nanomateriałów z powtarzalnym i spójnym zakresem danych.

Badanie uwalniania nanocząstek z kompozytu zawierającego nanomateriał za pomocą systemu komorowego

Komisja Europejska opracowała procedurę testowania emisji zanieczyszczeń w rzeczywistych warunkach jazdy (RDE) w celu weryfikacji emisji zanieczyszczeń podczas rzeczywistej eksploatacji pojazdu za pomocą przenośnych systemów pomiaru emisji (PEMS). W artykule przedstawiono procedury doświadczalne wymagane przez nowo przyjęte badanie RDE.

Wdrożenie przenośnych systemów pomiaru emisji (PEMS) dla rozporządzenia w sprawie emisji zanieczyszczeń w rzeczywistych warunkach jazdy (RDE) w Europie

Poprzednie prace sugerują, że skład izotopowy atmosferycznych tlenków azotu może rozróżniać wpływ różnych źródeł w środowisku. Przedstawiamy zautomatyzowaną, mobilną, opartą na terenie metodę zapewniającą wysoką skuteczność zbierania atmosferycznej analizy izotopowej NOx dla N w rozdzielczości godzinowej.

Zautomatyzowany, mobilny system zbierania o wysokiej rozdzielczości do analizy izotopowej azotu NOx

Ten artykuł opisuje procedurę działania reaktora przepływowego i związane z tym zbieranie danych. Pokazuje protokoły ustawiania eksperymentów, rejestrowania danych i generowania rozkładu liczbowo-średnicowego, a także informacji o masie cząstek, które dostarczają użytecznych informacji o właściwościach chemicznych i fizycznych aerozoli organicznych.

Produkcja i pomiar cząstek organicznych w reaktorze przepływowym

Komora do toksyczności inhalacyjnej tylko dla nosa, zdolna do testowania toksyczności inhalacyjnej przy czterech różnych stężeniach ekspozycji, została zaprojektowana i zatwierdzona pod kątem jednorodności pola przepływu i zanieczyszczenia krzyżowego między portami ekspozycji dla każdego stężenia. W niniejszej sprawie przedstawiamy protokół potwierdzający, że projektowana komora jest skuteczna w badaniach toksyczności inhalacyjnej.

Opracowanie komory do badania toksyczności inhalacyjnej tylko przez nos, która zapewnia cztery stężenia ekspozycji na nanocząstki

Zrozumienie składu biologicznego pyłu zawieszonego w środowisku jest ważne dla badania jego znaczącego wpływu na zdrowie ludzi i rozprzestrzenianie się chorób. W tym przypadku zastosowaliśmy trzy rodzaje metod pobierania próbek bioaerozoli oraz analizę biologiczną drobnoustrojów unoszących się w powietrzu, aby lepiej zbadać społeczności drobnoustrojów unoszących się w powietrzu w różnych warunkach środowiskowych.

Analiza składu i rozmieszczenia bioaerozoli w różnych warunkach środowiskowych

Tutaj prezentujemy protokół, jak zbudować i przetestować prosty, ale wydajny detektor cząstek o niskich kosztach.

Niedrogi detektor cząstek umożliwiający wytwarzanie przyrostowe

Poznaj metodę pomiaru rzeczywistej liczby cząstek stałych poniżej 23 nm w ruchu za pomocą systemu DownToTen. To narzędzie umożliwia ocenę nieregulowanych emisji nanocząstek z pojazdów.

Pomiar rzeczywistej liczby cząstek stałych w ruchu poniżej 23 nanometrów za pomocą przenośnego systemu pobierania próbek DownToTen (Wideo) | JoVE Journal

Pomiar rzeczywistej liczby cząstek stałych w ruchu poniżej 23 nanometrów za pomocą przenośnego systemu pobierania próbek DownToTen

Przeglądaj więcej filmów