L’objectif global de ce projet est de produire de la matière organique particulière dans la chambre environnementale et de caractériser ses propriétés chimiques et physiques. La Harvard Environmental Chamber a été construite pour étudier la formation de particules organiques et la réaction des composants de la phase gazière à des conditions proches des conditions ambiantes. C’est le dixième anniversaire des opérations de la Chambre.
La partie unique du Sénat est qu’il est exploité comme un réacteur à débit complètement mixte offrant la possibilité de faire fonctionner à l’état stable pendant des jours. Pour assurer le fonctionnement stable de l’état, la chambre utilise un système de rétroaction pour contrôler les paramètres importants de la chambre et les maintenir stables. Nous pouvons effectuer diverses mesures en ligne et hors ligne qui nécessitent des jours pour terminer parce que les concentrations des espèces de gaz et de phase de particules restent stables indéfiniment.
La Harvard Environmental Chamber, composée de trois parties. La première partie est les zones semencées des générations et le système de production de composés organiques volatils. La deuxième partie est la chambre environnementale elle-même, et la troisième partie est l’instrument d’analyse de ce système.
L’utilisation de particules de graines, dans les réactions de la Harvard Environmental Chamber, est une technique essentielle, qui permet une génération stable, de matières organiques de phase de particules. Nous choisissons spécifiquement les sels inorganiques comme particules de graines et, dans les réactions, ils seront recouverts de matières organiques. Nous faisons plus tard l’analyse de données sur les matières organiques, et puisque nous choisissons des sels inorganiques, l’interférence des particules de graine peut être réduite au minimum.
Un des instruments que nous utilisons ici dans notre laboratoire, est un temps de haute résolution de vol Spectromètre de masse aérosol, ou pour ams court. C’est un instrument mérisé par Aerodyne Research, et aujourd’hui son largement utilisé à la fois dans les études de laboratoire et sur le terrain, y compris les déploiements d’embarcations aériennes. L’AMS fournit des mesures en temps réel de la composition chimique des particules non réfractaire, et il peut également être utilisé dans un mode qui fournit des informations sur la taille des particules en mesurant le temps de particules de vol.
Ainsi, en combinant des informations sur la taille et l’information de la composition chimique à partir du spectre de masse, nous pouvons obtenir des distributions d’ionomer de masse pour les ions mesurés. Les principaux paramètres environnementaux mesurés comprennent l’ozone, le NO et le NO2, l’humidité relative, la température et la pression différentielle entre le sac et la chambre. Définissez les paramètres physiques de la chambre environnementale par le système de rétroaction.
Réglez la pression différentielle à quatre Pascal ou 30 mini Torr. Allumez le générateur d’ozone pour générer un flux d’ozone en passant l’air sec à travers une lampe ultraviolette. Réglez le débit à 0,1 litre standard par minute.
Réglez l’humidité relative du sac aux valeurs désignées. Réglez la température de la chambre à 25 plus ou moins 0,1 degrés Celsius. Connectez des entrées d’instruments à la chambre environnementale.
Démarrez le logiciel auto-développé en cliquant sur le bouton Démarrer. Vérifiez les données en temps réel affichées sur le logiciel auto-développé qui intègre le contrôle de rétroaction. Allumez tous les instruments et attendez qu’ils se réchauffent complètement.
Dissoudre le sulfate d’ammonium dans de l’eau de haute pureté dans un verre volumétrique de 100 millilitres pour préparer une solution de sulfate d’ammonium. Utilisez un atomiseur pour produire des particules de sulfate d’ammonium à un débit de trois litres standard par minute. Passer le flux d’aérosols à travers un séchoir de diffusion pour ramener l’humidité relative à 10%Passer le flux d’aérosols à travers un chargeur bipolaire et un analyseur de mobilité différentielle à la taille sélectionner les particules et préparer une distribution quasi-monodispursed par mobilité électrique.
Utilisez une seringue pour retirer un millilitre de solution d’isoprène. Rincer la seringue trois fois avec la solution avant le retrait final. Placer la seringue dans un injecteur de seringues.
Insérez la pointe de l’aiguille à travers un joint en caoutchouc dans un flacon à fond rond. Préchauffer le flacon à 90 plus ou moins 1 degré Celsius par bande chauffante. Allumez l’injection de seringue et réglez-la à une valeur appropriée.
La concentration de phase de gaz du précurseur est ajustée pour différentes expériences en contrôlant le taux d’injection de seringues. Pour de longues expériences, rafraîchissez la seringue au besoin. Introduire un flux de deux litres standard par minute d’air purifié pour vaporiser et emporter l’isoprène injecté dans le flacon à fond rond.
L’écoulement de l’air est suffisamment grand pour que la gouttelette sessile à l’extrémité de la seringue soit vaporisée au lieu de couler dans le flacon. La combinaison de l’isoprène et de la lumière UV conduit à la production de matières organiques secondaires. Démarrez le logiciel de mesure des aérosols et créez un nouveau fichier en cliquant sur Créer un nouveau fichier.
Chaque paramètre est défini tel qu’indiqué. Enregistrez les distributions de diamètre des particules sortant du sac en cliquant sur le bouton Okay. Mesurez l’écoulement des aérosols à l’aide d’un spectromètre de masse d’aérosol de vol à haute résolution.
Démarrez le logiciel d’acquisition de données en appuyant sur le bouton Acquérir en bas à gauche du panneau. Des spectres de masse à haute résolution du PM organique sont enregistrés au cours des expériences. La concentration totale de masse organique est également obtenue.
Ouvrez la valeur d’échantillonnage d’un tube de téflon PTFE à l’intérieur du sac. Le flux échantillonné est le guide d’un temps de réaction de transfert de protons du spectromètre de masse de vol. Les paramètres de la source iration du temps de réaction de transfert de protons du spectromètre de masse de vol sont affichés dans cette vidéo.
Commencez l’acquisition de données en accédant au menu drop down, Acquisition, dans le pont supérieur de votre logiciel, puis en appuyant sur Démarrer. Enregistrez la série de temps de chaque ion à travers ce logiciel. Arrêtez l’injection des précurseurs de la phase de gaz et des particules de graines d’aérosol.
Pendant plusieurs jours, injectez continuellement de l’air pur à 40 litres par minute dans le sac. Allumez toutes les lumières ultraviolettes. Réglez la concentration d’ozone à 600 parties par milliard et réglez la température à 40 degrés Celsius.
De cette façon, un environnement d’oxydation agressif est maintenu pendant plusieurs jours pour frotter le sac. Les données acquises à partir du spectromètre de masse des aérosols sont enregistrées et traitées. Les conditions expérimentales sont 490 PPB d’isoprène avec des lumières UV s’allument pour fournir OH radical comme oxydant.
La concentration massive de matières organiques secondaires augmentait au début de l’expérience et après environ quatre heures, elle a atteint un état stable. La parcelle suggère que la chambre environnementale est capable de produire som à partir des précurseurs de gaz. L’évolution des composés organiques de phase gazeux à l’intérieur de la chambre peut être étudiée à l’aide du PTRTOFMS.
Une expérience d’exemple sur l’oxydation photo d’isoprène a été conduite avec approximativement 16 PPB d’isoprène étant mis dans la chambre sans interruption. Le chiffre montre la série de temps du C4H6O+ion l’un des principaux produits d’oxydation de l’isoprène mesurés par le PTRTOFMS. Au début de l’expérience, il n’y avait pas de lumière UV à l’intérieur de la chambre.
À environ huit minutes, la lumière UV a été allumée et il y avait une tendance claire de la hausse C4H8O+ion. Après environ 50 minutes, la réaction atteint un état stable. Les études de chambre de laboratoire sont vraiment importantes dans le domaine de la science des aérosols ou, plus largement, des sciences atmosphériques et c’est parce qu’elles nous permettent de simuler et d’étudier, de façon contrôlée, les phénomènes chimiques et physiques complexes qui se produisent dans l’atmosphère.
Les études chambées ont grandement contribué à développer notre compréhension de la formation et de l’évolution des aérosols organiques secondaires, par exemple, soa, qui sont une composante dominante des particules à l’échelle mondiale. Ainsi, les données provenant de ces études de chambre, qui examinent les questions liées à la SOA, ont été utilisées pour guider le développement de mécanismes chimiques et ont également été utilisées dans les paramètres de formation et d’évolution de l’A SOA dans les modèles.
