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.
