Name: production and measurement of organic particulate matter in the harvard environmental chamber
Uploaded: 2018-11-18T12:30:00
Duration: 9 min 46 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Production and Measurement of Organic Particulate Matter in the Harvard Environmental Chamber at JoVE.com

חומר זה מתבסס על עבודה הנתמכות על ידי התוכנית מדעי הסביבה כימי בתוך המחלקה לכימיה של ארה ב הלאומית למדע קרן (NSF) תחת גרנט מספר 1111418, החטיבה אטמוספרי-מדעי של המדע הלאומי ארה ב קרן (NSF) תחת גרנט מספר 1524731, כמו גם פרס הפרסום הפקולטה הרווארד. אנו להכיר ליו Pengfei, צ'י צ'ן, Mikinori Kuwata עבור דיונים שימושי וסיוע עם הניסויים, כמו גם אריק Etcovitch על היותך קריינות של הוידאו.

הערה: הפרמטרים הסביבתיים נמדדו מפתח כוללים אוזון (אוזון מנתח), לא של NO2 (NOx מנתח), לחות יחסית (חיישן לחות יחסית), טמפרטורה (צמד תרמי מסוג K), על לחץ ההפרש בין התיק לבין התא. המותגים כלי מפורטים בטבלה של החומרים. הפרמטרים הסביבתיים נמדדו לפי כלי הנגינה חייב להיות יציב ובתוך דרישות עיצוב לפני התחלת הניסויים. תא סביבתי משתמשת מערכת משוב כדי כל הזמן לעקוב ולהתאים את הפקדים כך הפרמטרים הסביבתיים יישאר בתוך דרישות במהלך ניסוי.
1. הפעלת נהלים
<ol><li>הגדרת פרמטרים, הזרקת חמצון<ol>
<li>הגדר פרמטרים פיזיים של תא סביבתיים על ידי מערכת משוב (PID). מוגדר על לחץ ההפרש 4 הרשות הפלסטינית (30 mTorr). כאשר הלחץ גבוה מדי או נמוך מדי, הברז פותח או סוגר כדי להתאים את הלחץ של השקית בטווח קבוע.</li>
		<li>הפעל את מחולל אוזון כדי ליצור זרימה האוזון על ידי העברת האוויר יבש דרך מנורת אולטרה סגול. הגדר את קצב הזרימה sLpm 0.1 להגיע ppb 100 ריכוז האוזון הסופי בתוך האק. כבה את המסך האוזון ולהפעיל את התוכנה המתאימה.</li>
		<li>הגדר את הלחות היחסית של התיק הערכים המיועדים לכך. בניסוי מסוים זה, להשתמש 40% לחות יחסית אך רמת לחות יחסית יכולים לשנות < 5% עד 80%. החיישן RH ומערכת בקרת משוב לשמור על הלחות היחסית בתיק יציב על-ידי התאמת היחס של זרמי אוויר יבש ולח. אספקת אוויר יבש מסופק על ידי הגנרטור אוויר טהור, אשר מפיק אפס אוויר חופשית של פחמימנים, מים (RH < 1%), תחמוצות של חנקן. זרימה של אוויר לח נערכת על ידי אוויר יבש מבעבעים דרך מים טוהר גבוהה (MΩ 18 ס מ) כדי ליצור זרימת אוויר רווי ליד.</li>
		<li>הגדר את הטמפרטורה של החדר ±0.1 25.0 מעלות צלזיוס. מליאת מיזוג פנימי מפיץ את האוויר אחיד דרך תקרה נירוסטה עם מערכות בקרת משוב זה לשמור על הטמפרטורה בתוך הערכים המיועדים לכך.</li>
		<li>המתן לקבלת פרמטרים סביבתיים אחרים יציב ובתוך דרישות העיצוב.</li>
	</ol>
</li>
	<li>לחבר את פתחי הכניסה של מכשירים תא סביבתיים. הפעל את התוכנה בפיתוח עצמי על-ידי לחיצה על לחצן התחל . בדוק את הנתונים בזמן אמת המוצגים על התוכנה בפיתוח עצמי המשלבת את הפקד משוב (איור 2).</li>
	<li>להפעיל את כל הכלים ולחכות להם להתחמם לגמרי.</li>
</ol>2. זרעים של חלקיקים הפקה
הערה: לפני הזרקת זרע חלקיקים, ריכוז החלקיקים הראשונית היא מתחת 1 ס מ-3.
<ol><li>הפקה של חלקיקי סולפט זרע<ol>
<li>להזריק חלקיקי סולפט יבש המעין-monodisperse לתוך השקית, כדאי לדמות את תנאי הסביבה והן גם לשמש אמצעי לצמיחה condensational של חומרים אורגניים משני. ההזרקה של חלקיקים זרע מבוצעת כדלקמן.</li>
		<li>להמיס אמוניום סולפט (0.01 גרם) במים טוהר גבוהה (18 MΩ∙cm) 100 מ ל סטריליות להכין פתרון (NH4) 2SO4 (0.1 g∙L-1).</li>
		<li>השתמש atomizer ב כדי לייצר (NH4) 2SO4 תרסיס חלקיקים בספיקה של 3 sLpm.</li>
		<li>עוברים את תרסיס הזרימה דיפוזיה מייבש (סיליקה ג'ל) להביא את הלחות היחסית עד 10%.</li>
	</ol>
</li>
	<li>זרע חלקיקים הבחירה ו שק הזרקה<ol>
<li>להעביר את הזרימה תרסיס מטען הפרעה דו קוטבית (85Kr), דיפרנציאלית ניידות מנתח (DMA) לגודל בחר החלקיקים ולהכין התפלגות קוואזי-monodisperse על ידי ניידות חשמלית. פונקציית תמסורת מורחב באמצעות זרם נדן-כדי-תרסיס ב DMA של 10:3. ניידות חשמלית שנבחר מקוטר החלקיקים היציאה של DMA משתנה בין 50 ל-150 ננומטר בהתאם הניסוי. טיפוסי מספר ריכוז נעה בין 4,000 ל 8,000 ס מ-3.</li>
		<li>להאכיל את תרסיס קוואזי-monodisperse לשקית עם קצב זרימה של 3 sLpm. לפקח על החלקיקים היציאה את התיק על-ידי שימוש של סריקה ניידות חלקיקים סייזר (SMPS). המתן התפלגות גודל החלקיקים זרע להיות יציב. ההפסד של חלקיקים בשל כמו גם חיובים סטטי על התיק היא מינימלית, במיוחד עבור חלקיקים בגדלים אבובים כיפוף השתמשו בניסוי זה (גדול יותר מ- 100 ננומטר)29,30.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. הזרקה של דלק שלב מבשרי
<ol><li>הזרקה של סימנים מקדימים גז-פאזי<ol>
<li>השתמש מזרק לסגת 1.00 מ של הפתרון איזופרן. יש לשטוף את המזרק שלוש פעמים עם הפתרון לפני הנסיגה הסופית.</li>
		<li>מקם את המזרק לתוך מזרק במזרק. הכנס את מחט דרך חותמת גומי לתוך בקבוקון סיבוב המדרגה (25 מ ל). מחממים מראש את הבקבוק כדי ±1 90 ° C על ידי חימום הקלטת. הפעלת את הזריקה מזרק ולהגדיר אותו ערך מתאים (1.1 ל 4.4 μL∙min-1). ריכוז גז-פאזי למבשר מותאמת לניסוי שונים על ידי שליטה קצב הזרקת מזרק. לניסויים זמן, לרענן את המזרק כנדרש.</li>
		<li>להציג את זרם של 2 sLpm של אוויר מטוהר לאדות ולשאת משם איזופרן מזריקים את הבקבוק העגול-התחתון. הזרימה של האוויר הוא גדול מספיק כי ה-droplet sessile על קצה המזרק הוא מתאדה במקום לטפטף לתוך הבקבוק. כתוצאה מכך הריכוז של גז שלב מבשר נשאר יציב.</li>
	</ol>
</li>
	<li>להפעיל את המתג של אורות אולטרה סגול בתוך האק.</li>
</ol>4. כלי מדידה
הערה: השילוב של איזופרן, אור UV מוביל לייצור של חומר אורגני משני על גבי חלקיקי סולפט זרע.
<ol><li>קוטר מספר הפצה של החלקיק יוצא מהשק<ol>
<li>לטעום זרימה החוצה מתוך התיק באמצעות הצנרת אלקטרוסטטית עמיד.</li>
		<li>להפעיל את תוכנת המדידה תרסיס וליצור קובץ חדש על ידי לחיצה על צור קובץ חדש. לכל פרמטר מוגדר כפי שמוצג באיור3. להקליט קוטר מספר חלוקות של חלקיקים היציאה את התיק על ידי לחיצה על לחצן אישור .</li>
	</ol>
</li>
	<li>אפיון כימי של חלקיקים אורגניים.<ol>
<li>. פתח את הברז דגימה של נירוסטה בתוך השקית. הזרם תרסיס שנדגמו ב ברזולוציה גבוהה זמן-של-טיסה תרסיס מסה ספקטרומטר (HR-תוף-AMS).</li>
		<li>הפעל את התוכנה רכישת נתונים על-ידי לחיצה על הלחצן ידרשו בפינה הימנית התחתונה של החלונית ' ' (איור 4). ספקטרום המוני ברזולוציה גבוהה של ראש הממשלה אורגני נרשמים במהלך הזמן הניסויים. ריכוז מסה אורגני הכולל גם מתקבל.</li>
	</ol>
</li>
	<li>אפיון של גז-פאזי מינים<ol>
<li>. פתח את הברז דגימה של צינור טפלון PTFE בתוך השקית. הזרם שנדגמו מונחה כדי ספקטרומטר מסה זמן-של-טיסה פרוטון-העברה-תגובה (PTR-תוף-MS). ספקטרום המונית של גזי מינים שיש משיכה פרוטונים גבוה יותר מאשר מים מתקבלים.</li>
		<li>השתמש בהגדרות פרמטר של יון מקור PTR-תוף-MS שמוצג באיור 5 התוכנה PTR-מנהל. התחל את חדרי קירור והקפאה לגשת לתפריט הנפתח רכישה בתוכנה TofDAQ Viewer ולאחר מכן הקשה על התחל. להקליט סדרת הזמן של כל יון באמצעות תוכנה זו.</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. סוף הניסוי וניקוי התיק
<ol><li>עוצרים את הזריקה של סימנים מקדימים את שלב גז, חלקיקי אירוסול זרע.</li>
	<li>במשך כמה ימים ברציפות להחדיר אוויר טהור ב- L∙min 40-1 לתוך השקית. הפעל את כל אורות אולטרה סגול. הגדר את ריכוז האוזון 600 ppb והגדר את הטמפרטורה 40 ° C. בדרך זו, סביבה חמצון אגרסיבי נשמר במשך מספר ימים לקרצף את התיק. כאשר ריכוז החלקיקים בתוך החדר מספר ס מ פחות מ 0.2-3, החדר הוא נחשב נקי, יכול לשמש את הניסוי הבא.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Hallquist, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+formation,+properties+and+impact+of+secondary+organic+aerosol:+current+and+emerging+issues.">The formation, properties and impact of secondary organic aerosol: current and emerging issues.</a> Atmospheric Chemistry and Physics. 9, 5155-5236 (2009).</li><li>Fehsenfeld, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Emissions+of+volatile+organic+compounds+from+vegetation+and+the+implications+for+atmospheric+chemistry.">Emissions of volatile organic compounds from vegetation and the implications for atmospheric chemistry.</a> Global Biogeochemical Cycles. 6, 389-430 (1992).</li><li>Seinfeld, J. H., Pandis, S. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Atmospheric Chemistry and Physics: from air pollution to climate change. , (2006).</li><li>Zaveri, R. A., Easter, R. C., Shilling, J. E., Seinfeld, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modeling+kinetic+partitioning+of+secondary+organic+aerosol+and+size+distribution+dynamics:+representing+effects+of+volatility,+phase+state,+and+particle-phase+reaction.">Modeling kinetic partitioning of secondary organic aerosol and size distribution dynamics: representing effects of volatility, phase state, and particle-phase reaction.</a> Atmospheric Chemistry and Physics. , 5153-5181 (2014).</li><li>Shiraiwa, M., Berkemeier, T., Schilling-Fahnestock, K. A., Seinfeld, J. H., P&#246;schl, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+corridors+and+kinetic+regimes+in+the+multiphase+chemical+evolution+of+secondary+organic+aerosol.">Molecular corridors and kinetic regimes in the multiphase chemical evolution of secondary organic aerosol.</a> Atmospheric Chemistry and Physics. 14, 8323-8341 (2014).</li><li>Ziemann, P. J., Atkinson, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinetics,+products,+and+mechanisms+of+secondary+organic+aerosol+formation.">Kinetics, products, and mechanisms of secondary organic aerosol formation.</a> Chemical Society Reviews. 41, 6582-6605 (2012).</li><li>Chen, Q., Liu, Y., Donahue, N. M., Shilling, J. E., Martin, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Particle-Phase+Chemistry+of+Secondary+Organic+Material:+Modeled+Compared+to+Measured+O:C+and+H:C+Elemental+Ratios+Provide+Constraints.">Particle-Phase Chemistry of Secondary Organic Material: Modeled Compared to Measured O:C and H:C Elemental Ratios Provide Constraints.</a> Environmental Science and Technology. 45, 4763-4770 (2011).</li><li>Liu, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+Viscous+States+Affect+the+Browning+of+Atmospheric+Organic+Particulate+Matter.">Highly Viscous States Affect the Browning of Atmospheric Organic Particulate Matter.</a> ACS Central Science. 4 (2), 207-215 (2018).</li><li>Jimenez, J. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evolution+of+organic+aerosols+in+the+atmosphere.">Evolution of organic aerosols in the atmosphere.</a> Science. 326, 1525-1529 (2009).</li><li>Goldstein, A. H., Galbally, I. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Known+and+unexplored+organic+constituents+in+the+earth's+atmosphere.">Known and unexplored organic constituents in the earth's atmosphere.</a> Environmental Science and Technology. 41, 1514-1521 (2007).</li><li>Martin, S. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sources+and+properties+of+Amazonian+aerosol+particles.">Sources and properties of Amazonian aerosol particles.</a> Review of Geophysics. 48, RG2002 (2010).</li><li>Zhang, H., Surratt, J. D., Lin, Y. H., Bapat, J., Kamens, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+relative+humidity+on+SOA+formation+from+isoprene/NO+photooxidation:+enhancement+of+2-methylglyceric+acid+and+its+corresponding+oligoesters+under+dry+conditions.">Effect of relative humidity on SOA formation from isoprene/NO photooxidation: enhancement of 2-methylglyceric acid and its corresponding oligoesters under dry conditions.</a> Atmospheric Chemistry and Physics. 11, 6411-6424 (2011).</li><li>Rohrer, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterisation+of+the+photolytic+HONO-source+in+the+atmosphere+simulation+chamber+SAPHIR.">Characterisation of the photolytic HONO-source in the atmosphere simulation chamber SAPHIR.</a> Atmospheric Chemistry and Physics. 5, 2189-2201 (2005).</li><li>Cocker, D. R., Flagan, R. C., Seinfeld, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=State-of-the-art+chamber+facility+for+studying+atmospheric+aerosol+chemistry.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Loading-dependent+elemental+composition+of+&#945;-pinene+SOA+particles.">Loading-dependent elemental composition of &#945;-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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Secondary+organic+aerosol+production+from+terpene+ozonolysis.+1.+effect+of+UV+radiation.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+photolysis+of+&#945;-pinene+ozonolysis+secondary+organic+aerosol:+effect+on+particle+mass+and+peroxide+content.">Direct photolysis of &#945;-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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Secondary+organic+aerosol+formation+from+the+&#946;-pinene+NO3+system:+effect+of+humidity+and+peroxy+radical+fate.">Secondary organic aerosol formation from the &#946;-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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+NOx+on+the+volatility+of+secondary+organic+aerosol+from+isoprene+photooxidation.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+vapor+wall+loss+in+laboratory+chambers.">Characterization of vapor wall loss in laboratory chambers.</a> Environmental Science and Technology. 44, 5074-5078 (2010).</li><li>Lin, Y. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isoprene+epoxydiols+as+precursors+to+secondary+organic+aerosol+formation:+acid-catalyzed+reactive+uptake+studies+with+authentic+compounds.">Isoprene epoxydiols as precursors to secondary organic aerosol formation: acid-catalyzed reactive uptake studies with authentic compounds.</a> Environmental Science and Technology. 46, 250-258 (2012).</li><li>Martin, S. T., Kuwata, M., Smith, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+analytic+equation+for+the+volume+fraction+of+condensationally+grown+mixed+particles+and+applications+to+secondary+organic+material+produced+in+continuously+mixed+flow+reactors.">An analytic equation for the volume fraction of condensationally grown mixed particles and applications to secondary organic material produced in continuously mixed flow reactors.</a> Aerosol Science and Technology. 48, 803-812 (2014).</li><li>Bateman, A. P., Bertram, A. K., Martin, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hygroscopic+Influence+on+the+Semisolid-to-Liquid+Transition+of+Secondary+Organic+Materials.">Hygroscopic Influence on the Semisolid-to-Liquid Transition of Secondary Organic Materials.</a> Journal of Physical Chemistry A. 119, 4386-4395 (2015).</li><li>Shilling, J. E., King, S. M., Mochida, M., Worsnop, D. R., Martin, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mass+spectral+evidence+that+small+changes+in+composition+caused+by+oxidative+aging+processes+alter+aerosol+CCN+properties.">Mass spectral evidence that small changes in composition caused by oxidative aging processes alter aerosol CCN properties.</a> The Journal of Physical Chemistry A. 111, 3358-3368 (2007).</li><li>Smith, M. L., Kuwata, M., Martin, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Secondary+Organic+Material+Produced+by+the+Dark+Ozonolysis+of+alpha-Pinene+Minimally+Affects+the+Deliquescence+and+Efflorescence+of+Ammonium+Sulfate.">Secondary Organic Material Produced by the Dark Ozonolysis of alpha-Pinene Minimally Affects the Deliquescence and Efflorescence of Ammonium Sulfate.</a> Aerosol Science and Technology. 45, 244-261 (2011).</li><li>King, S. M., Rosenoern, T., Shilling, J. E., Chen, Q., Martin, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Increased+cloud+activation+potential+of+secondary+organic+aerosol+for+atmospheric+mass+loadings.">Increased cloud activation potential of secondary organic aerosol for atmospheric mass loadings.</a> Atmospheric Chemistry and Physics. 9, 2959-2971 (2009).</li><li>Shilling, J. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Particle+mass+yield+in+secondary+organic+aerosol+formed+by+the+dark+ozonolysis+of+&#945;-pinene.">Particle mass yield in secondary organic aerosol formed by the dark ozonolysis of &#945;-pinene.</a> Atmospheric Chemistry and Physics. 8, 2073-2088 (2008).</li><li>Nguyen, T. K. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Trends+in+particle-phase+liquid+water+during+the+Southern+Oxidant+and+Aerosol+Study.">Trends in particle-phase liquid water during the Southern Oxidant and Aerosol Study.</a> Atmospheric Chemistry and Physics. 14, 10911-10930 (2014).</li><li>Nah, T., McVay, R. C., Pierce, J. R., Seinfeld, J. H., Ng, N. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Constraining+uncertainties+in+particle-wall+deposition+correction+during+SOA+formation+in+chamber+experiments.">Constraining uncertainties in particle-wall deposition correction during SOA formation in chamber experiments.</a> Atmospheric Chemistry and Physics. 17, 2297-2310 (2017).</li><li>Reineking, A., Porstend&#246;rfer, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurements+of+Particle+Loss+Functions+in+a+Differential+Mobility+Analyzer+(TSI,+Model+3071)+for+Different+Flow+Rates.">Measurements of Particle Loss Functions in a Differential Mobility Analyzer (TSI, Model 3071) for Different Flow Rates.</a> Aerosol Science and Technology. 5, 483-486 (1986).</li><li>Kroll, J. H., Seinfeld, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemistry+of+secondary+organic+aerosol:+Formation+and+evolution+of+low-volatility+organics+in+the+atmosphere.">Chemistry of secondary organic aerosol: Formation and evolution of low-volatility organics in the atmosphere.</a> Atmospheric Environment. 42, 3593-3624 (2008).</li><li>Surratt, J. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reactive+intermediates+revealed+in+secondary+organic+aerosol+formation+from+isoprene.">Reactive intermediates revealed in secondary organic aerosol formation from isoprene.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 107, 6640-6645 (2010).</li><li>Surratt, J. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+Acidity+on+Secondary+Organic+Aerosol+Formation+from+Isoprene.">Effect of Acidity on Secondary Organic Aerosol Formation from Isoprene.</a> Environmental Science and Technology. 41, 5363-5369 (2007).</li><li>Isaacman-VanWertz, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemical+evolution+of+atmospheric+organic+carbon+over+multiple+generations+of+oxidation.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Trends+in+the+oxidation+and+relative+volatility+of+chamber-generated+secondary+organic+aerosol.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mobility+particle+size+spectrometers:+Calibration+procedures+and+measurement+uncertainties.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Validation+of+Atmospheric+VOC+Measurements+by+Proton-Transfer-+Reaction+Mass+Spectrometry+Using+a+Gas-Chromatographic+Preseparation+Method.">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>

המחברים מצהירים אין אינטרסים כלכליים מתחרים.

החשיבות הגוברת להבין את ההיווצרות וההתפתחות של אירוסולים אורגני מוביל הדחף לבנות בדיקות גניקולוגיות לחקות תהליכים כאלה באווירה ומבוקרות היטב. כיום, רוב התאים סביבתיים מבוססים על אצווה הכור מצב19,31,32,33,34 בזמן היו מעט מאוד צ'יימברס לנצל ללא הרף ערבוב הכור מצב15,35. הפעלה תא הסביבה במצב ללא הרף זרימה הכור מספק את הנוחות של תרסיס רציפה דגימה עבור ימים ואפילו שבועות בריכוזים דמוי תאורת הסביבה. ראוי לציין כי התנאים המקומיים הם מורכבים הרבה יותר מאשר ההגדרות מעבדה ומבוקרות היטב. לדוגמא, הטמפרטורה של הסביבה תנודות בזמן בבית הבליעה היא מתוחזקת על ערך קבוע. זמן התגובה של גזים וחלקיקים בבית הבליעה להיות נשלט, מוגבל על ידי המגורים של התא, יותר מאשר להשיג ימים של זמן התגובה, בעולם האמיתי. השימוש blacklights, במקום קרינת השמש הטבעי, ניתן גם ליצור או רדיקלים, לדמות את התגובות של הסביבה. אבל blacklight לפעמים יכול להוביל ריכוז גבוה של radicles הו לעומת אלו בסביבת אמביינט, אשר עשוי להשפיע על מצב חמצון של מולקולות אורגניות, צריך להיבדק בקפידה. עם זאת, על-ידי כוונון במשתנה אחד או שניים בלבד ושליטה על כל שאר המשתנים באמצעות לשכת סביבתיים, אנחנו יכולים באופן שיטתי ללמוד תהליכים כימיים/פיזי אלה.
אחד הצעדים הקריטיים בתפעול ברציפות ערבוב צ'יימברס הוא לשמור את הלחץ הפנימי של התא בטווח האופטימלית. לחץ בתוך התא יגרום דולף של גזים, חלקיקים מן החדר, בעוד בלחץ נמוך בתוך החדר למצוץ אוויר וחלקיקים מהמעבדה לחדר ולגרום לזיהום. מד לחץ יש צורך לנטר את הלחץ של התא בתוך ערכים בטוחים (< 5 הרשות הפלסטינית) לאורך כל הקורס הניסויים. עוד נושא נצפתה הנפוץ עבור תא סביבתי הוא התגרענות עצמית חלקיקים אורגניים לא צפוי. קצב נמוך יותר של הזרקת VOC/חמצון או ריכוז גבוה יותר של חלקיקים זרע יש צורך למנוע תופעה זו. בהתאם למטרת הניסויים, ריכוזי אוזון, VOC וחלקיקים זרע יכול להשתנות לפי סדר גודל אחד. ניתן להשתמש במשוואה הבאה כדי לחשב את קצב הזרימה, fהזרקה, של כל מין מוזרק לתוך החדר.
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/55685/55685eq1.jpg" style="opacity: 0.9; font-size: 14px;">(1)
איפה cהמטרה cהראשוני כל מייצגים את ריכוז היעד הסופי מגיבים בתוך החדר, הריכוז ההתחלתי של מגיבים שמופק מן המקור. סמל fסך מייצגים הזרם הכולל של כל המינים זה הוזרקו לתוך החדר.
הצעד השלישי קריטי בהצלחה הפועלים תא סביבתית וקבלת התוצאות הוא לכיול לכל מכשיר לפני הניסויים. מערכת SMPS התפקיד על ידי הזרקת ידוע גודל חלקיקים PSL36. במנתחx ו האוזון לא מכוילים על-ידי שימוש ppm 5 אין גליל מדולל על ידי N2ו- 10 עמודים לדקה של אוזון מדולל ב- N2, בהתאמה26. כיול נהלי AMS ו- PTR-MS מסובכים, ניתן למצוא מכשיר מדריכים או ונמוג הקודם27,37.
ההגדרה קאמרית סביבתיים שתוארו לעיל תהיה מתאימה ללמוד את הייצור והאבולוציה של אירוסולים אורגני אלא ישים גם ב ציפוי חלקיקים שונים עם אורגני ציפוי כמו גם בחינת גז שלב תגובות על ידי הזרקת דלק סימנים מקדימים בלבד. כיוונים אלו מרובים לספק תא סביבה מבוקרת את הגמישות בלימוד מגוון רחב של תחומי מחקר הקשורות את איכות האוויר, האקלים של נושאי בריאות האדם.

האטמוספירה אורגניים חלקיקים (PM) מופק חמצון חומרים אורגניים נדיפים (Voc) הנפלטת הביוספרה של פעילויות אנתרופוגניים1,2. למרות השפעות חשובות אלה תרסיס חלקיקים על האקלים, בריאות האדם, ואת ניראות3, את מנגנוני הייצור נותרים שהיישום הבין, מאופיין, שניהם איכותית, באופן כמותי. אתגר אחד במחקרי מעבדה, אשר בהכרח מצומצמת, הזמן, היא לדמות את התפתחות המינים שלב החלקיקים והגז אטמוספרי. מגורים פעמים בטח מספיק זמן. כי תרכובות בשלבים גזים וחלקיקים יכול לעבור חמצון ותגובה טורבולנטית רב פזית כפי שהיו ב סביבות אמביינט4,5,6,7, 8. אתגר נוסף היא לעבוד במעבדה בריכוזים מספיק נמוך המייצגים את טמפרטורת הסביבה9,10,11. תהליכים חשובים רבים את קנה המידה עם ריכוזים. למשל, ריכוז מסה גבוהה בצורה מוגזמת של PM אורגני בניסוי מעבדה ניתן בטעות להעביר את חלוקת המינים semivolatile מהשלב גז לשלב חלקיקים. ההרכב של שלבי החלקיקים והגז יכול להיות בלתי מייצג של תנאים אטמוספיריים. תא סביבתיים הרווארד תוכנן כדי לתת מענה לאתגרים הללו, בעיקר באמצעות הגישה של תצורה של זרימה רציפה פעלו תחת ציר הזמן לא מוגדר, ובכך לאפשר ריכוזים נמוכים והשעות אינטגרציה רב עבור אות זיהוי. התא חוגגת מיילסטון של 12 שנים של תגלית מדעית ב-2018.
בדיקות גניקולוגיות משתנה בהתאם מקור האור, הזרם ערבוב המערכת, גודל, ואת המספר של צ'יימברס הפועלים יחד. ישנם צ'יימברס חיצונית לקבל אור שמש טבעי12,13 , כמו גם לשכת מקורה הפועלות עם אור מלאכותי14,15,16,17,18 ,19,20,21. צ'יימברס חיצונית ניתן גם לבנות חפצים גדולים יחסית, מזעור זה יכול להיות מוצג על ידי קיר אפקטים, למרות האתגרים כוללים את הווריאציה של תאורה בגלל העננים, כמו גם בשונות טמפרטורה. למרות מקורה צ'יימברס יכול לשלוט בקפידה טמפרטורה, לחות יחסית, את עוצמת ואת הספקטרום של האור המלאכותי שונים בדרך כלל אור השמש הטבעי, אשר עשוי להשפיע על התגובות פוטו אטמוספרי מסוימים14. גם יכול להיות מופעל צ'יימברס כורים אצווה או זרימה מעורב לחלוטין כורים (CMFR)22. אצווה כורים בדרך כלל קל יותר לתפעול ולתחזוקה, אבל CMFR יכול להיות מופעל במשך שבועות, בהתאם לצורך, כדי לאפשר לשילוב אות ולעבוד ובכך בריכוזים נמוך, atmospherically רלוונטיים.
במסמך זה, את החומרה ואת פעולת24,25 23,7,הרווארד סביבתיים קאמרית (HEC) מתוארים בפירוט. HEC מורכב משקית PFA טפלון3 4.7 מ' שוכן בתוך תא בטמפרטורה קבועה (2.5 × 2.5 × 2.75 מ'3)26. יריעות אלומיניום רפלקטיביים לכסות את הקירות הפנימיים של התא כדי לאפשר תאורה מרובה נתיבים באמצעות התיק, ובכך להגביר את הקצב של פוטוכימיה. HEC מופעל כמו CMFR, המקביל זמן מגורים אכזרי של 3.4 h27ושימוש קצב זרימה מוחלטת של 21 sLpm. טמפרטורה, לחות, ריכוז האוזון נשמרים על-ידי משוב הורים. . אמוניום סולפט חלקיקים משמשים כחלקיקים זרע לחקות את עיבוי של רכיבים אורגניים על גבי חלקיקים אורגניים בסביבה אמביינט. הקוטר מצב של חלקיקי סולפט אורגניים נבחרה להיות 100-200 ננומטר כדי לדמות את גודל החלקיקים נמדד של שדה28. מבצע הליכים מתוארים בסעיף פרוטוקול במסמך זה, כולל מצגת חזותית, ולאחריו דיון קצר על תוצאות מחקר HEC ויישומים.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:591px;" width="589">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:223px;">(-)-&#945;-pinene&#160;</td>
			<td style="width:73px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:123px;">305715</td>
			<td style="width:172px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">2-butanol&#160;</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:123px;">294810</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:223px;">5.00 mL syringe&#160;</td>
			<td style="width:73px;">Hamilton</td>
			<td style="width:123px;">201300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:223px;">Aerosol particle mass analyzer</td>
			<td style="width:73px;">Kanomax</td>
			<td style="width:123px;">3600</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:223px;">Condensational particle counter</td>
			<td style="width:73px;">TSI</td>
			<td style="width:123px;">3022</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:223px;">Differential mobility analyzer</td>
			<td style="width:73px;">TSI</td>
			<td style="width:123px;">3081</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:223px;">Heating mantle</td>
			<td style="width:73px;">Cole-parmer</td>
			<td style="width:123px;">WU-36225-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:223px;">Mass flow controller</td>
			<td style="width:73px;">MKS</td>
			<td style="width:123px;">M100B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:223px;">Nafion tube</td>
			<td style="width:73px;">Perma Pure</td>
			<td style="width:123px;">MD-700-24F-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:223px;">Nanometer aerosol sampler</td>
			<td style="width:73px;">TSI</td>
			<td style="width:123px;">3089</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:223px;">Ozone generator</td>
			<td style="width:73px;">Jelight</td>
			<td style="width:123px;">600</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:223px;">Ozone monitor</td>
			<td style="width:73px;">Ecosensors</td>
			<td style="width:123px;">UV-100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:223px;">Pressure sensor</td>
			<td style="width:73px;">Omega</td>
			<td style="width:123px;">PX409</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:223px;">RH sensor</td>
			<td>Rotronic</td>
			<td style="width:123px;">60587161</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:223px;">Round-bottom, three neck flask</td>
			<td style="width:73px;">Aceglass</td>
			<td style="width:123px;">6944-04</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:223px;">Scanning electron microscope</td>
			<td style="width:73px;">Zeiss</td>
			<td style="width:123px;">N/A</td>
			<td style="width:172px;">Ultra plus FESEM</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:223px;">Scanning mobility particle sizer</td>
			<td style="width:73px;">TSI</td>
			<td style="width:123px;">3071A+3772</td>
			<td>electrostatic classifier is model 3071A and the condensational particle ocunter is 3772</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:223px;">Silicon substrate</td>
			<td style="width:73px;">University Wafer</td>
			<td style="width:123px;">1707</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:223px;">Syringe Needle</td>
			<td style="width:73px;">Hamilton</td>
			<td style="width:123px;">90025</td>
			<td style="width:172px;">25 G, 2 inch</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:223px;">Syringe pump</td>
			<td style="width:73px;">Chemyx</td>
			<td style="width:123px;">Fusion Touch 200</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="62">
			<td height="62" style="height:62px;width:223px;">Temperature sensor</td>
			<td style="width:73px;">National Instrument</td>
			<td style="width:123px;">USB-TC01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:223px;">water circulator</td>
			<td style="width:73px;">Brinkmann</td>
			<td style="width:123px;">RC6</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

production and measurement of organic particulate matter in the harvard environmental chamber

את הייצור ואת התפתחות האטמוספירה אורגניים חלקיקים (PM) מובנים מספיק עבור הדמיות מדויקות של האטמוספירה כימיה ואת האקלים. מנגנוני הייצור מורכבים מסלולים התגובה להפוך את נושא המחקר מאתגר. כדי לטפל בבעיות אלה, חדר סביבתיים, מתן זמן מגורים מספיק קרוב להסביבה ריכוזי מבשרי משני חומרים אורגניים, יש צורך. הרווארד סביבתיים קאמרית (HEC) נבנה כדי לשרת את הצורך הזה, המדמה את הייצור של החלקיקים והגז שלב מינים של תרכובות אורגניות נדיפות (Voc). האק יש נפח של 4.7 מ'3 זמן מגורים אכזרי של h 3.4 בתנאים הפעלה טיפוסית. זה מופעל כמו כור זרימה מעורב לחלוטין (CMFR), מתן אפשרות לא מוגדר מצב יציב מבצע על פני ימים עבור איסוף הדגימה וניתוח נתונים. ההליכים מבצע מתוארים בפירוט במאמר זה. מספר סוגי מכשור משמשים כדי לאפיין את החלקיקים והגז המיוצר. רזולוציה גבוהה זמן-של-הקרב תרסיס מסה ספקטרומטר (HR-תוף-AMS) משמש לאפיון חלקיקים. ספקטרומטר מסה פרוטון-העברה-תגובה (PTR-MS) משמשת לניתוח גזי. דוגמה התוצאות מוצגים כדי להראות את השימוש תא סביבתיים במגוון רחב של יישומים הקשורים physicochemical מאפייני מנגנוני התגובה חומר אורגני אטמוספרי.

דוגמה של סדרת הזמן של ריכוז מסה אורגני שהוקלט על ידי HR-תוף-AMS במהלך ניסוי אחד מוצג באיור 6. תנאי הניסוי היו ppb 490 של איזופרן עם נורות UV הפעלת לספק או קיצוני כמו חמצון. ריכוז PM אורגני גדל בהתמדה לאחר תחילת הניסוי עד לאחר כ- 4 מצב יציב h הגיעו המוני. האבולוציה של תרכובות אורגניות גז-שלב בו זמנית היה למד באמצעות ההצגות PTR-תוף-גב' איור 7 סדרת הזמן של4H ג6O+ אות בעוצמה תחת אותו ניסוי, אשר נובעת איזופרן הגדולות מוצרים חמצון (למשל, מתיל ויניל קטון, methacrolein ומספר hydroperoxides אורגניות). לאחר החל תאורה, עוצמת האות C O+ 64H גדל והתמיד בכך עד מצב יציב הושג לאחר 50 דקות.
הדמויות להמחיש את התפתחות הזמן המשני חומר אורגני ב- HEC. אחרי הזרקה, התגובה ו ספין עד מצב יציב, הנתונים AMS מציינים כי החלקיקים מורכבים של תרכובות אורגניות ומגביר הריכוז של הרכיבים אורגני עם הזמן. הנתונים PTR-MS להציג למבשר האב נמצא לאיבוד מהשלב גז מינים דור ראשון המוצר מופיעים לאחר התגובה מאותחלת. ניתוח נתונים של מדידות במצב מקוון ולא מקוון להתמקד בדרך כלל תקופת מצב יציב. יש הזדמנות לערוך ניסויים הדורשים ימים לסיים כי הריכוזים של השלב החלקיקים והגז מינים נותרים יציבים ללא הגבלת זמן על ידי שימוש של הפעולה CMFR עם פקדים משוב על פרמטרים חשובים קאמרית. לסיכום, HEC משמש כדי לדמות האטמוספירה כימיה, ובכך לבחון השערות ומשפיע על הבנה בנושאים חשובים להבנת זיהום האוויר, האקלים של חלקיקים, אפילו השפעות בריאותיות של אירוסולים.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55685/55685fig1.jpg"> איור 1 . תרשים זרימה כללי לשכת סביבתיים הרווארד (HEC). הקווים מייצגות את זרימת תרסיס. הלוחות שמאל מראים על כלי הנגינה המשמשים לניטור תנאי ריאקציה. הלוחות נכון לפרט אותם כלים המשמשים כדי לאפיין את החלקיקים והגז שלב מינים. נתון זה ממאמרו של המלך et al. 26 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/55685/55685fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a> 
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55685/55685fig2.jpg"> איור 2 . ממשק משתמש גרפי עבור התוכנית בפיתוח עצמי נהגתי צג טמפרטורה, אוזון, לחות יחסית, לחץ, בין מינים אחרים. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/55685/55685fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55685/55685fig3.jpg"> איור 3 . ממשק המשתמש הגרפי של התוכנה ששימשה כדי להקליט את התפלגות מספר-קוטר באמצעות של SMPS. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/55685/55685fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55685/55685fig4.jpg"> איור 4 . ממשק המשתמש הגרפי של התוכנה לפעול ספקטרומטר מסה של תרסיס. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/55685/55685fig4large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55685/55685fig5.jpg"> איור 5 . ממשק המשתמש הגרפי של התוכנה כדי לשלוט ספקטרומטר מסה של פרוטון-העברה-תגובה (PTR-MS) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/55685/55685fig5large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55685/55685fig6v2.jpg"> איור 6 . דוגמה מידות עבור PM אורגני, לפי המאופיינת ספקטרומטר מסה תרסיס. הקו האדום מייצג את עוצמת אות סה עבור יונים אורגני. הנתונים המוצגות תואמות זמן קצר לאחר איזופרן הוזרק והחלה תאורה אולטרה סגולה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/55685/55685fig6large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55685/55685fig7v2.jpg"> איור 7 . דוגמה של עוצמת האות C 4 H 6 O+ יון, מוצר העיקריים של איזופרן צילום-חמצון המדידה היא על ידי פרוטון-העברה-תגובה ספקטרומטריית. עוצמת האות החלו להגדיל 8 דקות לאחר תאורה והגיע מצב יציב-50 דק <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/55685/55685fig7large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Production and Measurement of Organic Particulate Matter in the Harvard Environmental Chamber at JoVE.com

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

ייצור, מדידה של חלקיקים אורגניים בבית הבליעה סביבתיים הרווארד

מאמר זה מתאר מבצע הליכים כדי להפוך את הרווארד סביבתיים קאמרית (HEC) קשורים אינסטרומנטציה עבור מדידת גז ומינים של חלקיקים. תא סביבתיים משמש כדי לייצר וללמוד משני מינים אורגני המופק את סימנים מקדימים אורגני, במיוחד הקשורים אטמוספרי חלקיקים אורגניים.

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

המטרה הכוללת של פרויקט זה היא לייצר חומר אורגני מסוים בתא הסביבתי ולאפיין את תכונותיו הכימיות והפיזיות. הלשכה הסביבתית של הרווארד נבנתה כדי לחקור היווצרות של חומר חלקיקי אורגני ואת התגובה של רכיבי שלב הגז קרוב לתנאי הסביבה. זהו יום השנה העשירי לפעילות קאמרית.החלק הייחודי של התא הזה הוא שהוא מופעל ככור זרימה מעורב לחלוטין המספק את ההזדמנות לבצע פעולה יציבה של המדינה לאורך ימים. כדי להבטיח את פעולת המצב היציב, התא משתמש במערכת משוב כדי לשלוט בפרמטרים חשובים בתא ולשמור עליהם יציבים. אנו יכולים לבצע מדידות מקוונות ולא מקוונות שונות הדורשות ימים כדי לסיים כי הריכוזים של מינים שלב גז וחלקיק להישאר יציב ללא הגבלת זמן.הלשכה הסביבתית של הרווארד מורכבת משלושה חלקים. החלק הראשון הוא אזורי הזרעים של הדורות ומערכת ייצור התרכובות האורגניות הנדיפות. החלק השני הוא התא הסביבתי עצמו, והחלק השלישי הוא המכשיר המנתח מערכת זו.שימוש בחלקיקי זרעים, בתגובות בתא הסביבתי של הרווארד, הוא טכניקה קריטית, המאפשרת דור יציב, של חומרים אורגניים בשלב החלקיקים. אנו בוחרים באופן ספציפי מלחים אורגניים כמו חלקיקי זרעים בתגובות הם יהיו מצופים בחומרים אורגניים. מאוחר יותר אנו עושים ניתוח נתונים על החומרים האורגניים, ומכיוון שאנו בוחרים מלחים אורגניים, ניתן למזער את ההפרעה מחלקיקי זרעים.אחד המכשירים שאנו משתמשים כאן במעבדה שלנו, הוא זמן ברזולוציה גבוהה של ספקטרומטר מסה אירוסול טיסה, או עבור AMS קצר. זהו מכשיר שמרצדס על ידי Aerodyne Research, וכיום הוא נמצא בשימוש נרחב הן במחקרי מעבדה והן במחקרי שדה, כולל פריסות של כלי שיט אוויריים. ה- AMS מספק מדידות בזמן אמת של הרכב כימי של חלקיקים שאינם עקשנים, ו ניתן להפעיל אותו גם במצב המספק מידע על גודל החלקיק על ידי מדידת זמן הטיסה של החלקיק.אז, על ידי שילוב מידע על גודל ומידע של הרכב כימי מהספקטרום ההמוני, אנחנו יכולים לקבל הפצות יונר מסה עבור היונים הנמדדים. הם פרמטרים סביבתיים נמדדים מפתח כוללים אוזון, NO ו- NO2, לחות יחסית, טמפרטורה, ואת הלחץ הדפרנציאלי בין התיק לתא. הגדר את הפרמטרים הפיזיים של התא הסביבתי על-ידי מערכת המשוב.הגדר את הלחץ דיפרנציאלי לארבעה פסקל או 30 מיני טור. הפעל את מחולל האוזון כדי ליצור זרימת אוזון על ידי העברת האוויר היבש דרך מנורה אולטרה סגולה. הגדר את קצב הזרימה ל- 0.1 ליטר סטנדרטי לדקה.הגדר את הלחות היחסית של השקית לערכים המיועדים. הגדר את הטמפרטורה של התא ל 25 פלוס או מינוס 0.1 מעלות צלזיוס. חבר משטפים של מכשירים לתא הסביבתי.הפעל את התוכנה שפותחה עצמית על-ידי לחיצה על לחצן התחל. בדוק את הנתונים בזמן אמת המוצגים בתוכנה שפיתחה בעצמה ומשלבת את פקד המשוב. הפעל את כל המכשירים ולחכות להם להתחמם לחלוטין.ממיסים אמוניום גופרתי במים בטוהר גבוה בזכוכית נפחית 100 מיליליטר להכנת תמיסת אמוניום סולפט. השתמש atomizer לייצר חלקיקי אמוניום סולפט בקצב זרימה של שלושה ליטר סטנדרטי לדקה. מעבירים את זרימת התרסיס דרך דיפוזיה יבשה יותר כדי להוריד את הלחות היחסית ל-10% מעבירים את זרימת התרסיס דרך מטען דו-קוטבי ומנתח ניידות דיפרנציאלי כדי לשנות את גודל החלקיקים ולהכין חלוקה מעין-מונודיספוריסטית על ידי ניידות חשמלית.השתמש במזרק כדי למשוך מיליליטר אחד של פתרון isoprene. לשטוף את המזרק שלוש פעמים עם הפתרון לפני הנסיגה הסופית. מניחים את המזרק לתוך מזרק מזרק.הכנס את קצה המחט דרך חותם גומי לתוך בקבוקון עגול עם תחתית. מחממים את הבקבוק ל 90 פלוס או מינוס 1 מעלות צלזיוס על ידי קלטת חימום. הפעל את הזרקת המזרק והגדר אותו לערך מתאים.ריכוז שלב הגז של המבשר מותאם לניסויים שונים על ידי שליטה בקצב הזרקת המזרק. לניסויים ארוכים, רענן את המזרק לפי הצורך. הציגו זרימה של שני ליטרים סטנדרטיים לדקה של אוויר מטוהר כדי לאפות ולשאת את isoprene מוזרק בבקבוקון התחתון העגול.זרימת האוויר גדולה מספיק כדי שהטיפה המהודרת בקצה המזרק תאפת במקום לטפטף לתוך הבקבוק. השילוב של אור isoprene ו- UV מוביל לייצור של חומר אורגני משני. הפעל את תוכנת מדידת אירוסול וליצור קובץ חדש על ידי לחיצה על צור קובץ חדש.כל פרמטר מוגדר כמודר. רשום את התפלגות קוטר המספר של חלקיקים היוצאים מהתיק על ידי לחיצה על כפתור אוקיי. למדוד זרימת תרסיס באמצעות זמן ברזולוציה גבוהה של ספקטרומטר מסת תרסיס טיסה.הפעל את תוכנת רכישת הנתונים על-ידי לחיצה על לחצן רכוש בפינה השמאלית התחתונה של החלונית. ספקטרום מסה ברזולוציה גבוהה של ראש הממשלה האורגני נרשם במהלך הזמן של הניסויים. ריכוז המסה האורגני הכולל מתקבל גם הוא.פתח את ערך הדגימה של צינור טפלון PTFE בתוך התיק. הזרימה שנדגמה היא מדריך לזמן תגובת העברת פרוטון של ספקטרומטר מסת טיסה. הגדרות פרמטרים של מקור היון של זמן התגובה להעברת פרוטון של ספקטרומטר מסת טיסה מוצגות בסרטון זה.התחל את רכישת הנתונים על-ידי גישה לתפריט הנפתח , רכישה, בסיפון העליון של התוכנה ולאחר מכן לחיצה על התחל. רשום את סידרת הזמנים של כל יון באמצעות תוכנה זו. לעצור את הזריקה של מבשרי שלב הגז וחלקיקי זרעי אירוסול.במשך כמה ימים, ברציפות להזריק אוויר טהור ב 40 ליטר לדקה לתוך התיק. תדליק את כל האורות האולטרה סגולים. הגדר את ריכוז האוזון ל 600 חלקים למיליארד ולהגדיר את הטמפרטורה ל 40 מעלות צלזיוס.בדרך זו, סביבת חמצון אגרסיבי נשמר במשך כמה ימים כדי לקרצף את התיק. הנתונים הנרכשים ספקטרומטר מסת תרסיס מתועדים ומעובדים. התנאים הניסיוניים הם 490 PPB של isoprene עם אורות UV מדליקים כדי לספק OH רדיקלי כמו חמצון.ריכוז המסה של חומרים אורגניים משניים גדל בתחילת הניסוי ולאחר כארבע שעות הוא הגיע למצב יציב. העלילה מרמזת על כך שהתא הסביבתי מסוגל לייצר SOM ממבשרי הגזים. האבולוציה של תרכובות אורגניות שלב גז בתוך התא ניתן ללמוד באמצעות PTRTOFMS.ניסוי לדוגמה על חמצון צילום isoprene נערך עם כ 16 PPB של isoprene להיות לשים לתוך התא ברציפות. הנתון מציג את סדרת הזמנים של C4H6O+ion אחד המוצרים העיקריים של isoprene חמצון נמדד על ידי PTRTOFMS. בתחילת הניסוי, לא היה אור UV בתוך התא.בסביבות שמונה דקות, אור UV היה מופעל והייתה מגמה ברורה של עליית C4H8O + יון. לאחר כ-50 דקות, התגובה מגיעה למצב יציב. מחקרי מעבדה קאמריים חשובים מאוד בתחום מדעי האירוסול או באופן רחב יותר, מדעי האטמוספירה וזה בגלל שהם מאפשרים לנו לדמות ולחקור, באופן מבוקר, את התופעות הכימיות והפיזיות המורכבות המתרחשות באטמוספירה.מחקרים קאמריים סייעו מאוד בפיתוח ההבנה שלנו של היווצרות ואבולוציה של אירוסולים אורגניים משניים למשל, SOA, שהם מרכיב דומיננטי בחומר החלקיקים על בסיס גלובלי. לכן, נתונים המגיעים מחקרים אלה בתא, מסתכל על שאלות הקשורות SOA, שימשו כדי להנחות את הפיתוח של מנגנונים כימיים וגם שימשו פרמטרים עבור היווצרות SOA ואבולוציה במודלים.

Research

JoVE Journal

Environment

EPA Method 1615. Measurement of Enterovirus and Norovirus Occurrence in Water by Culture and RT-qPCR. I. Collection of Virus Samples

EPA שיטת המדידה של 1615. Enterovirus ומופע norovirus במים על ידי תרבות וRT-qPCR. I. איסוף דגימות וירוסים

EPA Method 1615 was developed with a goal of providing a standard method for measuring enteroviruses and noroviruses in environmental and drinking waters. ...

A Whole Cell Bioreporter Approach to Assess Transport and Bioavailability of Organic Contaminants in Water Unsaturated Systems

גישת Bioreporter תא כל להערכת תחבורה וזמינות ביולוגית של מזהמים אורגניים במערכות לא רוויים מים

Bioavailability of contaminants is a prerequisite for their effective biodegradation in soil. The average bulk concentration of a contaminant, however, is ...

EPA Method 1615. Measurement of Enterovirus and Norovirus Occurrence in Water by Culture and RT-qPCR. II. Total Culturable Virus Assay

מדידת שיטת EPA 1615. של enterovirus ואת מופע norovirus במים על ידי תרבות RT-qPCR. II. Assay וירוס culturable סה&quot;כ

A standardized method is required when national studies on virus occurrence in environmental and drinking waters utilize multiple analytical laboratories. ...

EPA Method 1615. Measurement of Enterovirus and Norovirus Occurrence in Water by Culture and RT-qPCR. Part III. Virus Detection by RT-qPCR

EPA שיטת המדידה של 1615. Enterovirus ומופע norovirus במים על ידי תרבות וRT-qPCR. חלק שלישי. איתור וירוסים על ידי RT-qPCR

EPA Method 1615 measures enteroviruses and noroviruses present in environmental and drinking waters. This method was developed with the goal of having a ...

VacuSIP, an Improved InEx Method for In Situ Measurement of Particulate and Dissolved Compounds Processed by Active Suspension Feeders

VacuSIP, an Improved InEx Method for In Situ Measurement of Particulate and Dissolved Compounds Processed by Active Suspension Feeders

VacuSIP, שיטת INEX משופרת<em&gt; באתרו</em&gt; מדידה של חלקיקים מומס תרכובות מעובד על ידי האכלת השעית Active

Benthic suspension feeders play essential roles in the functioning of marine ecosystems. By filtering large volumes of water, removing plankton and ...

Extraction and Analysis of Microbial Phospholipid Fatty Acids in Soils

הפקה וניתוח של פוספוליפידים מיקרוביאלית חומצות שומן בקרקעות

Phospholipid fatty acids (PLFAs) are key components of microbial cell membranes. The analysis of PLFAs extracted from soils can provide information about ...

Understanding Dissolved Organic Matter Biogeochemistry Through In Situ Nutrient Manipulations in Stream Ecosystems

Understanding Dissolved Organic Matter Biogeochemistry Through In Situ Nutrient Manipulations in Stream Ecosystems

הבנה מומס אורגני Biogeochemistry דרך<em&gt; באתרו</em&gt; מניפולציות מזינות במערכות אקולוגיות זרמו

Dissolved organic matter (DOM) is a highly diverse mixture of molecules providing one of the largest sources of energy and nutrients to stream ecosystems. ...

Production and Measurement of Organic Particulate Matter in a Flow Tube Reactor

ייצור, מדידה של החומר חלקיקים אורגניים כור צינור זרימה

Organic particulate matter (PM) is increasingly recognized as important to the Earth's climate system as well as public health in urban regions, and the ...

Improving Infrared Spectroscopy Characterization of Soil Organic Matter with Spectral Subtractions

שיפור ספקטרוסקופית אינפרא אדום אפיון של חומר אורגני בקרקע עם המתחוללות ספקטרלי

Soil organic matter (SOM) underlies numerous soil processes and functions. Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy detects infrared-active organic ...

The Plant Infection Test: Spray and Wound-Mediated Inoculation with the Plant Pathogen Magnaporthe Grisea

The Plant Infection Test: Spray and Wound-Mediated Inoculation with the Plant Pathogen Magnaporthe Grisea

הבדיקה זיהום צמח: ריסוס, בתיווך הפצע חיסון עם הפתוגן של צמח Magnaporthe Grisea

Plants possess a powerful system to defend themselves against potential threats by pathogenic fungi. For agriculturally important plants, however, current ...