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

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.

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
<ol><li>Parametere angir og oksidanter injeksjon<ol>
<li>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.</li>
		<li>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.</li>
		<li>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.</li>
		<li>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.</li>
		<li>Vente på andre miljømessige parametere å være stabil og innen Utformingskravene.</li>
	</ol>
</li>
	<li>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).</li>
	<li>Slå på alle instrumenter og vente for dem å varme opp helt.</li>
</ol>2. Particle produksjon
Merk: Før frø partikkel injeksjon, den første partikkel konsentrasjonen er under 1 cm-3.
<ol><li>Produksjon av sulfat frø partikler<ol>
<li>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.</li>
		<li>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).</li>
		<li>Bruke en atomizer for å produsere (NH4) 2SO4 aerosol partikler på en strømningshastighet på 3 sLpm.</li>
		<li>Passere aerosol flyten gjennom en diffusjon tørketrommel (silica gel) for å bringe relativ fuktighet til 10%.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Frø partikkel utvalg og bag injeksjon<ol>
<li>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.</li>
		<li>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.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. injeksjon av gass fase Precursors
<ol><li>Injeksjon av gass-fase forløpere<ol>
<li>Bruk en sprøyte for å trekke 1.00 mL av isopren løsning. Skyll sprøyten tre ganger med løsningen før siste tilbaketrekning.</li>
		<li>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.</li>
		<li>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.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Slå på bryteren ultrafiolett lys inne HEC.</li>
</ol>4. instrument måling
Merk: Kombinasjonen av isopren og UV lys fører til produksjon av sekundær organisk materiale på sulfate frø partikler.
<ol><li>Tall-diameter distribusjon av partikkel avslutter posen<ol>
<li>Prøve ut av posen ved hjelp av elektrostatisk-resistente slangen.</li>
		<li>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 .</li>
	</ol>
</li>
	<li>Kjemisk karakteristikk av organiske partikler.<ol>
<li>Åpne prøvetaking ventilen en rustfritt stål inni posen. Samplet aerosol flyten i en høy oppløsning tid-av-Flight Aerosol masse Spectrometer (HR-ToF-AMS).</li>
		<li>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.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Karakteristikk av gassfase-arter<ol>
<li>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.</li>
		<li>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.</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. slutten av eksperimentet og Bag rengjøring
<ol><li>Stopp injeksjon av gass-fase prekursorer og aerosol frø partikler.</li>
	<li>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.</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>

Forfatterne erklærer ingen konkurrerende økonomiske interesser.

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.
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/55685/55685eq1.jpg" style="opacity: 0.9; font-size: 14px;">(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.

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.

<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

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.

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.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55685/55685fig1.jpg"> 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 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/55685/55685fig1large.jpg" target="_blank">Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.</a> 
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55685/55685fig2.jpg"> Figur 2 . Grafisk brukergrensesnitt for egenutviklet programmet brukes til å overvåke temperatur, ozon, relativ fuktighet og press, blant andre arter. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/55685/55685fig2large.jpg" target="_blank">Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55685/55685fig3.jpg"> Figur 3 . Grafisk bruker grenseflate av programvaren som brukes til posten tall-diameter distribusjon ved hjelp av en SMP. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/55685/55685fig3large.jpg" target="_blank">Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55685/55685fig4.jpg"> Figur 4 . Grafisk bruker grenseflate av programvaren til å drive Aerosol masse Spectrometer. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/55685/55685fig4large.jpg" target="_blank">Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55685/55685fig5.jpg"> Figur 5 . Grafisk bruker grenseflate av programvaren kontrollere Proton-overføring-reaksjon masse Spectrometer (PTR-MS) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/55685/55685fig5large.jpg" target="_blank">Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55685/55685fig6v2.jpg"> 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. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/55685/55685fig6large.jpg" target="_blank">Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55685/55685fig7v2.jpg"> 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. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/55685/55685fig7large.jpg" target="_blank">Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.</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

Produksjon og måling av organiske partikler i Harvard miljømessige kammeret

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.

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

Det overordnede målet med dette prosjektet er å produsere organisk spesielt materiale i miljøkammeret og karakterisere sine kjemiske og fysiske egenskaper. Harvard Environmental Chamber ble bygget for å studere dannelsen av organisk svevestøv og reaksjonen av gassfasekomponenter ved nær omgivelsesforhold. Dette er tiårsjubileet for kammeroperasjoner.Den unike delen av dette kammeret er at det drives som en helt blandet strømningsreaktor som gir muligheten til å gjøre jevn tilstandsdrift over dager. For å sikre jevn tilstand drift, kammeret bruker et tilbakemeldingssystem for å kontrollere viktige kammerparametere og holde dem stabile. Vi kan gjennomføre ulike målinger på nettet og offline som krever dager å fullføre fordi konsentrasjonene av gass- og partikkelfaseartene forblir stabile på ubestemt tid.Harvard Environmental Chamber, består av tre deler. Den første delen er frøområdene av generasjoner og flyktige organiske forbindelser generasjonssystem. Den andre delen er selve miljøkammeret, og den tredje delen er instrumentet som analyserer dette systemet.Ved hjelp av frøpartikler, i reaksjonene i Harvard Environmental Chamber, er en kritisk teknikk, som tillater en stabil generasjon, av partikkelfase organiske materialer. Vi velger spesielt uorganiske salter som frøpartikler og i reaksjoner vil de bli belagt med organiske materialer. Vi gjør senere dataanalyse på de organiske materialene, og siden vi velger uorganiske salter, kan forstyrrelsen fra frøpartikler minimeres.Et av instrumentene vi bruker her i laboratoriet vårt, er et høyoppløsningstid for fly aerosolmassespektrometer, eller for kort AMS. Det er et instrument mercelized av Aerodyne Research, og i dag sin mye brukt både i laboratorie- og feltstudier, inkludert luftfartøy distribusjoner. FLYS gir sanntidsmålinger av ikke-ildfast partikkelkjemisk sammensetning, og den kan også betjenes i en modus som gir informasjon om partikkelstørrelse ved å måle partikkeltiden for flyturen.Så, ved å kombinere informasjon om størrelse og informasjon om kjemisk sammensetning fra Mass Spectra, kan vi få masse ionomerdistribusjoner for de målte ionene. De viktigste målte miljøparametrene inkluderer ozon, NO og NO2, relativ fuktighet, temperatur og differensialtrykket mellom posen og kammeret. Angi de fysiske parametrene til miljøkammeret ved tilbakemeldingssystemet.Sett differensialtrykket til fire Pascal eller 30 mini Torr. Slå på ozongeneratoren for å generere ozonstrømmen ved å sende den tørre luften gjennom en ultrafiolett lampe. Sett strømningshastigheten til 0,1 standard liter per minutt.Sett den relative fuktigheten til posen til de angitte verdiene. Sett temperaturen på kammeret til 25 pluss eller minus 0,1 grader Celsius. Koble innløp av instrumenter til miljøkammeret.Start den selvutviklede programvaren ved å klikke startknappen. Kontroller sanntidsdataene som vises på den selvutviklede programvaren som integrerer tilbakemeldingskontrollen. Slå på alle instrumentene og vent til de varmes opp helt.Oppløs ammoniumsulfat i vann med høy renhet i 100 milliliter volumetrisk glass for å lage en ammoniumsulfatløsning. Bruk en forstøver til å produsere ammoniumsulfatpartikler med en strømningshastighet på tre standard liter per minutt. Pass aerosolstrømmen gjennom en diffusjonstørker for å bringe den relative fuktigheten ned til 10% Pass aerosolstrømmen gjennom en bipolar lader og en differensialmobilitetsanalysator for å størrelse velge partiklene og forberede en kvasi-monodispursed fordeling av elektrisk mobilitet.Bruk en sprøyte til å trekke ut ett milliliter isoprenoppløsning. Skyll sprøyten tre ganger med oppløsningen før endelig tilbaketrekking. Plasser sprøyten i en sprøyteinjektor.Sett nålespissen gjennom en gummiforsegling i en rund bunnkolbe. Forvarm kolben til 90 pluss eller minus 1 grad Celsius ved oppvarming av tape. Slå på sprøyteinjeksjonen og sett den til en passende verdi.Gassfasekonsentrasjonen av forløperen justeres for ulike forsøk ved å kontrollere sprøyteinjeksjonshastigheten. For lange eksperimenter, oppdater sprøyten etter behov. Introdrer en strøm på to standard liter per minutt renset luft for å fordampe og bære bort isopren injisert i den runde bunnkolben.Luftstrømmen er stor nok til at sessiledråpet på spissen av sprøyten fordampes i stedet for å dryppe inn i kolben. Kombinasjonen av isoprene og UV-lys fører til produksjon av sekundært organisk materiale. Start aerosolmålingsprogramvaren og opprett en ny fil ved å klikke på Opprett en ny fil.Hver parameter angis som vist. Registrer antall diameterfordelinger av partikler som går ut av posen ved å klikke på Ok-knappen. Mål aerosolstrømmen ved hjelp av en høyoppløsningstid for fly aerosolmassespektrometer.Start datainnsamlingsprogramvaren ved å trykke på Hent-knappen nederst til venstre på panelet. Høy oppløsning massespektra av organisk PM registreres i løpet av eksperimentet. Den totale organiske massekonsentrasjonen oppnås også.Åpne prøvetakingsverdien til et PTFE Teflon-rør inne i posen. Den samplede flyten er veiledende til en protonoverføringsreaksjonstid for flymassespektrometer. Parameterinnstillingene for ionekilden for reaksjonstiden for flymassespektrometeret for protonoverføring vises i denne videoen.Start datainnsamlingen ved å gå til rullegardinmenyen, Oppkjøp, i øverste dekk av programvaren og deretter trykke på Start. Ta opp tidsserien for hver ion gjennom denne programvaren. Stopp injeksjonen av gassfaseforløperne og aerosolfrøpartiklene.I flere dager injiserer du kontinuerlig ren luft ved 40 liter per minutt i posen. Slå på alle ultrafiolette lys. Sett ozonkonsentrasjonen til 600 deler per milliard og sett temperaturen til 40 grader Celsius.På denne måten opprettholdes et aggressivt oksidasjonsmiljø i flere dager for å skrubbe posen. Dataene som er hentet fra aerosolmassespektrometer registreres og behandles. De eksperimentelle forholdene er 490 PPB isopren med UV-lys som slår seg på for å gi OH radikal som oksidant.Massekonsentrasjonen av sekundære organiske materialer økte i begynnelsen av eksperimentet, og etter omtrent fire timer nådde den en jevn tilstand. Tomten antyder at miljøkammeret er i stand til å produsere SOM fra gassene forløpere. Utviklingen av gassfase organiske forbindelser inne i kammeret kan studeres ved hjelp av PTRTOFMS.Et eksempel eksperiment på isoprene fotooksidasjon ble utført med ca 16 PPB isoprene blir satt inn i kammeret kontinuerlig. Figuren viser tidsserien til C4H6O+ion et av isoprens største oksidasjonsprodukter målt ved PTRTOFMS. I begynnelsen av eksperimentet var det ikke UV-lys inne i kammeret.På omtrent åtte minutter ble UV-lyset slått på, og det var en klar trend med den stigende C4H8O + ion. Etter ca 50 minutter når reaksjonen jevn tilstand. Laboratoriekammerstudier er veldig viktige innen aerosolvitenskap eller bredere, atmosfæriske vitenskaper, og det er fordi de tillater oss å simulere og undersøke, på en kontrollert måte, de komplekse kjemiske og fysiske fenomenene som skjer i atmosfæren.Chambered studier har i stor grad bidratt til å utvikle vår forståelse av dannelse og utvikling av sekundære organiske aerosoler for eksempel SOA, som er en dominerende del av svevestøvet på global basis. Så, data som kommer fra disse kammerstudier, ser på spørsmål knyttet til SOA, har blitt brukt til å veilede utviklingen av kjemiske mekanismer og har også blitt brukt i parameteriseringer for SOA dannelse og evolusjon i modeller.

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 Method 1615. Måling av Enterovirus og Norovirus Forekomst i Water av Kultur- og RT-qPCR. I. Innsamling av virusprøver

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

A Whole Cell Bioreporter tilnærming til Vurdere Transport og biotilgjengelighet av miljøgifter i vann Umettet Systems

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

EPA Method 1615. Måling av Enterovirus og Norovirus Forekomst i vann etter kultur og RT-qPCR. II. Total dyrkbare Virus analysen

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 Method 1615. Måling av Enterovirus og Norovirus Forekomst i Water av Kultur- og RT-qPCR. Del III. Virus Detection ved 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, en forbedret Inex Metode for<em&gt; In Situ</em&gt; Måling av partikkel og oppløst Forbindelser Behandlet av Active Suspension Feeders

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

Utvinning og analyse av Microbial fosfolipid fettsyrer i jordsmonn

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

Forstå løst organisk materiale Biogeokjemi Gjennom<em&gt; In Situ</em&gt; Nærings manipulasjoner i Stream Ecosystems

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

Produksjon og måling av organiske partikler i en flyt Tube reaktor

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

Forbedre infrarødspektroskopi karakteristikk av jord organisk materiale med spektral Subtractions

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

Anlegget infeksjon testen: Spray og såret-mediert Inoculation med anlegget patogen Magnaporthe Grisea

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