Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Environment
Click here for the English version

Environment

Produksjon og måling av organiske partikler i Harvard miljømessige kammeret

Published: November 18, 2018 doi: 10.3791/55685
Automatic Translation
1,2, 1, 1, 1, 1, 1, 3, 1,4
1School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University, 2Department of Environmental Science and Engineering, Gillings School of Global Public Health, University of North Carolina, 3Department of Chemistry, Northwestern University, 4Department of Earth and Planetary Sciences, Harvard University

Summary

Dette dokumentet beskriver operasjon prosedyrer for Harvard miljømessige kammer (HEC) og relaterte instrumenter for å måle gass og partikkel arter. Miljømessige kammeret brukes til å produsere og studere sekundære organisk arter produsert fra organiske forløpere, spesielt knyttet til atmosfæriske organiske partikler.

Abstract

Produksjon og utviklingen av atmosfæriske organisk svevestøv (PM) er utilstrekkelig forstått nøyaktig simuleringer av atmosfærens kjemi og klima. Den komplekse produksjonen mekanismer og reaksjon veier gjør dette til et utfordrende forskning emne. For å løse disse problemene, er en miljømessig kammer, gir nok botid og tett-til-konsentrasjoner av forløpere for sekundær organisk materiale som nødvendig. Harvard miljømessige kammer (HEC) ble bygget for å tjene dette behovet, simulere produksjonen av gass og partikler fase arter fra flyktige organiske forbindelser (VOCs). HEC har et volum på 4,7 m3 og en gjennomsnittlig botid 3,4 h under vanlige driftsforhold. Det drives som en fullstendig blandet flyt reaktor (CMFR), gir muligheten for ubestemt stabil drift over dager for eksempel samling og dataanalyse. Operasjonen prosedyrene er beskrevet i detalj i denne artikkelen. Flere typer instrumentering brukes til å karakterisere produsert gass og partikler. En høy oppløsning tid-av-kamp Aerosol masse Spectrometer (HR-ToF-AMS) brukes til å beskrive partikler. Et Proton-overføring-reaksjon masse Spectrometer (PTR-MS) brukes for gass analyse. Eksempel resultatene presenteres for å vise bruk av miljømessige kammeret i en rekke programmer til mekanisk-egenskaper og reaksjon mekanismer av organisk materiale som stemningsfullt partikler.

Introduction

Atmosfærisk organisk svevestøv (PM) er produsert fra oksidasjon av flyktige organiske forbindelser (VOCs) slippes ut av biosfæren og menneskelige aktiviteter1,2. Til tross for de viktige effektene av disse aerosol partikler på klima, helse, og synlighet3, produksjonen mekanismer er fullstendig forstått og preget, både kvalitativt og kvantitativt. En utfordring for laboratoriestudier, som er nødvendigvis begrensede omfanget og tid, er å simulere atmosfæriske utviklingen av gass og partikler fase arter. Bolig må være lang nok at forbindelser i både gass og partikler kan gjennomgå oksidering og flerfase reaksjon som de ville i ambient miljøer4,5,6,7, 8. En annen utfordring er å jobbe i laboratoriet i konsentrasjoner tilstrekkelig lav som representerer ambient miljøet9,10,11. Mange viktige prosesser skala med konsentrasjoner. For eksempel kan overdrevet høy masse konsentrasjon av organisk PM i et laboratorium eksperiment feilaktig skifte partisjonering av semivolatile arter fra gassform til partikkel fase. Sammensetningen av gass og partikler fasene kan bli ikke-representative av atmosfæriske forhold. Harvard miljømessige kammeret ble utviklet for å svare på disse utfordringene, hovedsakelig ved hjelp av tilnærming av en kontinuerlig flyt konfigurasjon opererte under en ubestemt tidsskalaen, og dermed slik at lave konsentrasjoner og lang integrering tider for signalgjenkjenning. Kammeret feirer en milepæl jubileum av tolv år av vitenskapelige funn i 2018.

Miljømessige kamre variere på lyskilden, strømmen blande systemet, størrelse og antall kamre operere sammen. Det finnes utendørs kamre mottar naturlig sollys12,13 samt innendørs kammer som opererer med kunstig lys14,15,16,17,18 ,19,20,21. Utendørs kamre kan også bygges relativt store, minimere gjenstander som kan bli introdusert ved veggen effekter, selv om utfordringene omfatter variasjonen av belysning på grunn av skyer samt variansen i temperatur. Selv om innendørs kamre kan nøye kontrollere temperaturen og luftfuktigheten, er intensitet og spekteret fra kunstig lys vanligvis forskjellig fra det naturlige sollyset, som kan påvirke enkelte fotokjemisk reaksjoner14. Chambers kan også brukes som satsvise reaktorer eller fullstendig blandet flyt reaktorer (CMFR)22. Satsvise reaktorer er vanligvis lettere å operere og vedlikeholde, men CMFR kan betjenes i uker etter behov for å tillate signal integrering og dermed arbeide på lav, atmospherically relevante konsentrasjoner.

Her, er maskinvaren og drift av Harvard miljømessige kammer (HEC)7,23,24,25 beskrevet i detalj. HEC består av en 4,7 m3 PFA Teflon bag ligger inne i en konstant temperatur kammer (2,5 × 2.5 × 2,75 m3)26. Reflekterende aluminium ark dekker indre veggene i kammer å tillate multipath belysning gjennom posen og dermed øke hastigheten på fotokjemi. HEC drives som en CMFR, bruker en total flow rate av 21 sLpm og tilsvarende en gjennomsnittlig botid 3,4 h27. Temperatur, fuktighet og ozon konsentrasjon vedlikeholdes av tilbakemeldinger kontroller. Ammonium sulfate, brukes som frø partikler for å etterligne kondens organisk komponenter til uorganiske partikler i ambient miljøet. Modus diameteren på uorganiske sulfate partiklene er valgt å være 100-200 nm å simulere partikkelstørrelser målt i feltet28. Operasjonen prosedyrer er beskrevet under protokollen her, inkludert en visuell presentasjon, etterfulgt av en kort diskusjon om programmer og forskningsresultater av HEC.

Protocol

Merk: Målt miljømessige nøkkelparameterne inkluderer ozon (ozon analyzer), ikke og NO2 (NOx analyzer), relativ luftfuktighet (RH sensor), temperatur (type K thermocouple) og differansetrykket mellom posen og kammeret. Instrumentet merkevarene er oppført i tabellen av materialet. Miljømessige parameterne målt ved instrumenter må være stabile og design krav før starten av eksperimenter. Miljømessige kammeret bruker et tilbakemeldingssystem å kontinuerlig overvåke og justere kontroller slik at parameterne miljømessige holde seg innenfor krav i løpet av et eksperiment.

1. start opp prosedyrer

  1. Parametere angir og oksidanter injeksjon
    1. Angi fysiske parametere av miljømessige kammer av feedback system (PID). Angi differansetrykket 4 Pa (30 mTorr). Når trykket er for høyt eller for lavt, magnetventil åpnes eller lukkes for å justere trykket av posen innenfor det angitte området.
    2. Slå på ozongeneratoren generere ozon flyt ved å sende den tørre luften gjennom en ultrafiolett lampe. Angi flyt til 0,1 sLpm å nå 100 ppb siste ozon konsentrasjon inne HEC. Skru på monitoren ozon og aktivere den tilsvarende programvaren.
    3. Angi relativ fuktighet av posen til de angitte verdiene. I dette bestemte eksperimentet, bruker 40% RH men RH nivået kan endre fra < 5% til 80%. RH sensoren og tilbakemelding kontrollsystemet holde relativ fuktighet i posen stabil ved å justere forholdet mellom tørr og fuktig luft. Tørr lufttilførselen tilbys av ren luft generator, som genererer null air gratis hydrokarboner, vann (RH < 1%) og nitrogenoksid. En strøm av fuktig luft forbereder av boblende tørr luft gjennom høy renhetsgrad vann (18 MΩ cm) til å opprette nær-mettet luftstrøm.
    4. Still inn temperaturen av kammeret til 25.0 ±0.1 ° C. En intern condition plenum distribuerer luften jevnt gjennom et rustfritt stål tak med tilbakemeldingssystemer som holder temperaturen i angitte verdier.
    5. Vente på andre miljømessige parametere å være stabil og innen Utformingskravene.
  2. Koble innganger av instrumenter til miljømessige kammeret. Start egenutviklede programvare ved å klikke Start -knappen. Sjekk sanntidsdata vises på egenutviklet programvare som integrerer tilbakemeldinger kontrollen (figur 2).
  3. Slå på alle instrumenter og vente for dem å varme opp helt.

2. Particle produksjon

Merk: Før frø partikkel injeksjon, den første partikkel konsentrasjonen er under 1 cm-3.

  1. Produksjon av sulfat frø partikler
    1. Injisere kvasi-monodisperse tørr sulfate partikler i posen, både å simulere bedre forholdene og også opptre som medium for condensational veksten av sekundær organisk materiale. Injeksjon av frø partikler er gjennomført som følger.
    2. Oppløse ammonium sulfate (0,01 g) i høy renhetsgrad vann (18 MΩ∙cm) i en 100 mL volumetriske bolle å forberede en (NH4) 2SO4 løsning (0,1 g∙L-1).
    3. Bruke en atomizer for å produsere (NH4) 2SO4 aerosol partikler på en strømningshastighet på 3 sLpm.
    4. Passere aerosol flyten gjennom en diffusjon tørketrommel (silica gel) for å bringe relativ fuktighet til 10%.
  2. Frø partikkel utvalg og bag injeksjon
    1. Passerer aerosol flyten gjennom en bipolar lader (85Kr) og en differensiell mobilitet Analyzer (DMA) størrelse Velg partikler og forberede en kvasi-monodisperse fordeling av elektrisk bevegelighet. Funksjonen overføring er utvidet ved hjelp av en kappe til aerosol flyt i DMA på 10:3. Valgte elektrisk bevegelighet diameteren på partikler avslutter DMA varierer fra 50 til 150 nm avhengig av eksperimentet. Vanlig nummer konsentrasjon varierer fra 4000 til 8000 cm-3.
    2. Feed kvasi-monodisperse aerosoler til vesken med en strømningshastighet på 3 sLpm. Overvåke partikler avslutter posen ved hjelp av en skanning mobilitet partikkel Sizer (SMP). Vent størrelsesDistribusjon av frø partiklene til å bli stabil. Partikkel tap på grunn av bøying rør samt statisk elektrisitet på posen er minimal, spesielt for partikler størrelser brukes i dette eksperimentet (større enn 100 nm)29,30.

3. injeksjon av gass fase Precursors

  1. Injeksjon av gass-fase forløpere
    1. Bruk en sprøyte for å trekke 1.00 mL av isopren løsning. Skyll sprøyten tre ganger med løsningen før siste tilbaketrekning.
    2. Legg sprøyten i en sprøyte injektor. Stikk nålen gjennom en gummilisten i en runde bunn kolbe (25 mL). Forvarm kolbe til 90 ±1 ° C ved å varme tape. Slå på sprøyten injeksjon og sette den til en passende verdi (1.1 til 4,4 μL∙min-1). Gassfase-konsentrasjonen av forløperen justeres for ulike eksperimentet ved å kontrollere sprøyte injeksjon rate. For lang eksperimenter, oppdatere sprøyten etter behov.
    3. Innføre en strøm av 2 sLpm av renset luft å fordampe og bære bort isopren injisert i flasken runde bunn. Flyten av luften er stor nok til at fastsittende slippverktøyet på spissen av sprøyten er fordampet i stedet for dryppende i flasken. Som et resultat, forblir konsentrasjonen av gass fase forløperen stabil.
  2. Slå på bryteren ultrafiolett lys inne HEC.

4. instrument måling

Merk: Kombinasjonen av isopren og UV lys fører til produksjon av sekundær organisk materiale på sulfate frø partikler.

  1. Tall-diameter distribusjon av partikkel avslutter posen
    1. Prøve ut av posen ved hjelp av elektrostatisk-resistente slangen.
    2. Start aerosol måling programvare og opprette en ny fil ved å klikke på Opprett en ny fil. Hver parameter er satt som vist i Figur 3. Registrere tall-diameter distribusjonen av partikler avslutter posen ved å klikke på OK .
  2. Kjemisk karakteristikk av organiske partikler.
    1. Åpne prøvetaking ventilen en rustfritt stål inni posen. Samplet aerosol flyten i en høy oppløsning tid-av-Flight Aerosol masse Spectrometer (HR-ToF-AMS).
    2. Start den oppkjøp programvaren ved å trykke på Hent -knappen nederst til venstre i panelet (Figur 4). Høyoppløselig masse spektra av organisk PM registreres i gang løpet av eksperimenter. Den totale organiske masse konsentrasjonen er også innhentet.
  3. Karakteristikk av gassfase-arter
    1. Åpne prøvetaking ventilen av et PTFE Teflon rør inni posen. Samplet flyten er guidet til en Proton-overføring-reaksjon tid-av-Flight masse Spectrometer (PTR-TOF-MS). De masse spektra av gass arter har en høyere proton affinitet enn vann hentes.
    2. Bruk parameterinnstillinger ion kilden PTR-TOF-MS vist i figur 5 i programvaren PTR-Manager. Start datainnsamling ved tilgang til miste-ned meny oppkjøpet i TofDAQ seer programvare og deretter trykke Start. Registrere tiden serien av hver ion gjennom denne programvaren.

5. slutten av eksperimentet og Bag rengjøring

  1. Stopp injeksjon av gass-fase prekursorer og aerosol frø partikler.
  2. I flere dager kontinuerlig injisere ren luft ved 40 L∙min-1 i posen. Slå på alle ultrafiolett lys. Angi ozon konsentrasjonen til 600 ppb og sette temperaturen til 40 ° C. På denne måten opprettholdes en aggressiv oksidasjon miljø i flere dager å skrubbe posen. Når antall konsentrasjonen av partikler inne i kammeret er mindre enn 0,2 cm-3, kammeret anses ren og kan brukes for neste eksperimentet.

Representative Results

Et eksempel på tidsserien organisk masse konsentrasjon registrert av HR-ToF-AMS under et eksperiment er vist i figur 6. Eksperimentelle forhold var 490 ppb av isopren med UV lys aktivere for å gi OH radikalt som oksiderende. Masse konsentrasjonen av organisk PM stadig økt etter begynnelsen av eksperimentet før etter ca 4 h steady state ble nådd. Utviklingen av gassfase-organiske forbindelser ble samtidig studert bruker PTR-TOF-MS. figur 7 viser tiden serien av C4H6O+ signal intensitet under samme eksperimentet, som oppstår fra store isopren oksidasjonsprodukter (f.eks methyl vinyl ketoner, methacrolein og flere organisk hydroperoxides). Når belysningen var begynt, C4H6O+ signal intensiteten økt og gjøre det til steady state ble nådd etter 50 min.

Tallene viser tid utviklingen av sekundære organisk materiale i HEC. Etter injeksjon, reaksjon og spinner opp til steady state indikerer AMS data at partiklene består av organiske forbindelser, og konsentrasjonen av organisk komponentene øker med tiden. PTR-MS dataene viser at overordnede forløperen er tapt fra gassform og første-generasjon fabrikat arter vises etter at reaksjonen er startet. Dataanalyse av online og offline målinger typisk fokuserer på stabil perioden. Det er muligheten til å utføre eksperimenter som krever dager å fullføre fordi konsentrasjonen av gass og partikler fasen arter forbli stabile på ubestemt tid ved bruk av CMFR operasjonen med tilbakemelding kontroller på viktige kammer parametere. Oppsummert HEC brukes til å simulere atmosfærens kjemi og dermed teste hypoteser og forståelse på viktige emner relatert til forståelse luftforurensning, klimaet innflytelse av partikler, og selv helseeffekter av aerosoler.

Figure 1
Figur 1 . En skjematisk dataflytskjema av Harvard miljømessige kammer (HEC). Linjene representerer den aerosol. Venstre panelene viser instrumenter brukes til å overvåke reaksjonen forhold. Høyre panelene liste de instrumentene å karakterisere partikkel og gass fase arter. Dette tallet er tilpasset fra kongen et al. 26 Klikk her for å se en større versjon av dette tallet. 

Figure 2
Figur 2 . Grafisk brukergrensesnitt for egenutviklet programmet brukes til å overvåke temperatur, ozon, relativ fuktighet og press, blant andre arter. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 3
Figur 3 . Grafisk bruker grenseflate av programvaren som brukes til posten tall-diameter distribusjon ved hjelp av en SMP. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 4
Figur 4 . Grafisk bruker grenseflate av programvaren til å drive Aerosol masse Spectrometer. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 5
Figur 5 . Grafisk bruker grenseflate av programvaren kontrollere Proton-overføring-reaksjon masse Spectrometer (PTR-MS) Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 6
Figur 6 . Eksempel målene for organisk PM, som preget av Aerosol masse Spectrometer. Den røde linjen representerer den totale signalet intensiteten for organisk ioner. Dataene som vises tilsvarer kort tid etter at isopren ble injisert og ultrafiolett belysning startet. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 7
Figur 7 . Et eksempel på signalet intensitet C 4 H 6 O+ ion, et viktig produkt isopren foto-oksidasjon måling er Proton-overføring-reaksjon massespektrometri. Signalet intensitet begynte å øke 8 min etter belysning og nådde steady state på 50 min. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Discussion

Den økende betydningen i å forstå dannelsen og utviklingen av økologisk aerosoler fører til trangen til å konstruere miljømessige kamre simulere slike prosesser i et godt kontrollert miljø. I dag er de fleste av miljømessige kamre basert på satsvise reaktoren modus19,31,32,33,34 mens det har vært svært få kamre som bruker kontinuerlig blanding reaktoren modus15,35. Opererer miljømessige kammeret i kontinuerlig flyt reaktoren modus gir praktisk kontinuerlig aerosol prøvetaking dager eller uker i ambient-lignende konsentrasjoner. Det er verdt å merke seg at forholdene er mye mer komplisert enn godt kontrollerte laboratorium innstillingene. For eksempel svinger temperaturen på omgivende mens i kammeret det vedlikeholdes på en konstant verdi. Reaksjonstid av gasser og partikler i kammeret er kontrollert og begrenset av boligen til kammeret, i stedet for nå dager av reaksjon tid i den virkelige verden. Bruk av blacklights, i stedet for naturlig solstråling, kan også generere OH radikaler og simulere reaksjonene i omgivende. Men blacklight noen ganger kan føre til forhøyet konsentrasjonen av OH radicles sammenlignet med de i ambient miljøet som kan påvirke oksidasjonstallet til organiske molekyler og undersøkes nøye. Imidlertid tuning bare én eller to variabler og kontrollere alle andre variabler gjennom miljømessige kammer, kan vi systematisk studie prosessene kjemiske/fysisk.

En av de kritiske trinnene i drift kontinuerlig blande kamre er å holde det innvendige trykket av kammer innenfor et optimalt spekter. Et høyt trykk i kammeret vil føre til lekkasje av gasser og partikler fra kammeret, mens et lavt trykk i kammeret vil suge luft og partikler fra laboratoriet i kammeret og forårsaker forurensning. En trykkmåler kreves å overvåke presset av kammer innenfor trygge verdier (< 5 Pa) i løpet av eksperimenter. En annen vanlig observert sak for miljømessige kammeret er uventet organisk partikkel selv nucleation. En lavere VOC/oksiderende injeksjon rate eller en høyere frø partikkel konsentrasjon er nødvendig for å unngå dette fenomenet. Avhengig av formålet av eksperimenter, kan konsentrasjoner av ozon, VOC og frø partikler variere fra en størrelsesorden. Denne formelen kan brukes til å beregne infusjonshastigheten, finjeksjon, av hver art injisert inn i kammeret.

Equation 1(1)

der cmål og cførste hver representerer den endelige mål konsentrasjonen av reactant inne i kammeret og første konsentrasjonen av reactant som er generert fra kilden. Det symbol ftotalt representerer den totale flyten av alle arter som ble injisert inn i kammeret.

Den tredje kritisk punkt for vellykket drift miljømessige kammeret og få resultatene er å kalibrere hvert instrument før eksperimenter. SMP systemet kan kalibreres ved å injisere kjente størrelse på PSL partikler36. NOx og ozon analysatoren er kalibrert ved hjelp av en 5 ppm ingen sylinder utvannet av N2og 10 ppm ozon utvannet av N2, henholdsvis26. Kalibrering prosedyrer AMS og PTR-MS er kompliserte og finnes i instrumentet håndbøker eller forrige litteratur27,37.

Miljømessige kammer er beskrevet ovenfor ikke bare egnet for å studere produksjon og utviklingen av økologisk aerosoler, men også gjeldende i belegg ulike partikler med organisk belegg som undersøker gass fase reaksjoner ved å injisere gass forløpere bare. Disse flere retninger gi miljømessige kammer fleksibilitet i å studere en rekke forskningsfelt knyttet til luftkvalitet, klimaendringer og helse emner.

Disclosures

Forfatterne erklærer ingen konkurrerende økonomiske interesser.

Acknowledgments

Dette materialet er basert på arbeid støttes av miljømessige kjemisk Sciences programmet ved divisjon for kjemi av det amerikanske National Science Foundation (NSF) for bevilgning nummer 1111418, atmosfærisk-geofag delingen av det amerikanske National Science Foundation (NSF) under bevilgning nummer 1524731, i tillegg til Harvard fakultetet publikasjonen Award. Vi erkjenner Pengfei Liu Qi Chen, og Mikinori Kuwata for nyttig diskusjoner og hjelp med eksperimentene i tillegg til Eric Etcovitch for å være voiceover av videoen.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
(-)-α-pinene  Sigma-Aldrich 305715
2-butanol  Sigma-Aldrich 294810
5.00 mL syringe  Hamilton 201300
Aerosol particle mass analyzer Kanomax 3600
Condensational particle counter TSI 3022
Differential mobility analyzer TSI 3081
Heating mantle Cole-parmer WU-36225-10
Mass flow controller MKS M100B
Nafion tube Perma Pure MD-700-24F-1
Nanometer aerosol sampler TSI 3089
Ozone generator Jelight 600
Ozone monitor Ecosensors UV-100
Pressure sensor Omega PX409
RH sensor Rotronic 60587161
Round-bottom, three neck flask Aceglass 6944-04
Scanning electron microscope Zeiss N/A Ultra plus FESEM
Scanning mobility particle sizer TSI 3071A+3772 electrostatic classifier is model 3071A and the condensational particle ocunter is 3772
Silicon substrate University Wafer 1707
Syringe Needle Hamilton 90025 25 G, 2 inch
Syringe pump Chemyx Fusion Touch 200
Temperature sensor National Instrument USB-TC01
water circulator Brinkmann RC6

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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

Tags

Miljøfag problemet 141 miljømessige kammer svevestøv (PM) sekundær organisk materiale (SOM) sekundær organisk Aerosol (SOA) Aerosol masse Spectrometer (AMS) Proton overføre reaksjon masse Spectrometer (PTR-MS)
Produksjon og måling av organiske partikler i Harvard miljømessige kammeret
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Zhang, Y., Gong, Z., Sa, S. d.,… More

Zhang, Y., Gong, Z., Sa, S. d., Bateman, A. P., Liu, Y., Li, Y., Geiger, F. M., Martin, S. T. Production and Measurement of Organic Particulate Matter in the Harvard Environmental Chamber. J. Vis. Exp. (141), e55685, doi:10.3791/55685 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter