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

Detta material bygger på arbete stöds av kemiska vetenskaper miljöprogram i avdelningen för kemi av den amerikanska National Science Foundation (NSF) under licensnummer 1111418, atmosfäriskt-GeoSciences uppdelningen av US National Science Foundation (NSF) under licensnummer 1524731, samt Harvard fakulteten publikation Award. Vi erkänner Pengfei Liu Qi Chen, och Mikinori Kuwata för användbar diskussioner och hjälp med experimenten, samt och Eric Etcovitch för att vara voiceover i videon.

Observera: De viktigaste uppmätta miljöparametrar inkluderar ozon (ozon analyzer), nej och NO2 (NOx-analysutrustningen), relativ luftfuktighet (RH sensor), temperatur (typ K termoelement) och tryckskillnaden mellan påsen och kammare. Varumärkena instrument listas i tabell av material. De miljöparametrar som mäts av instrumenten måste vara stabil och inom designkraven före starten av experimenten. Miljökammare använder ett feedbacksystem att ständigt övervaka och justera kontrollerna så att miljöparametrar förblir inom krav under hela försökstiden.
1. Starta upp rutiner
<ol><li>Parametrar inställning och oxidanter injektion<ol>
<li>Ange parametrarna fysiska miljö avdelning av feedback-systemet (PID). Ange differenstrycket 4 Pa (30 mTorr). När trycket är för högt eller för lågt, magnetventilen öppnar eller stänger för att justera trycket av påsen inom intervallet set.</li>
		<li>Slå på ozongeneratorn att generera ozon flöde genom att passera den torra luften genom UV-lampa. Ställa in flödet till 0.1 sLpm att nå 100 ppb av slutliga ozonkoncentration inuti HEC. Slå på monitorn ozon och aktivera motsvarande programvara.</li>
		<li>Ange den relativa fuktigheten av påsen till de angivna värdena. I detta särskilda experiment, använda 40% RH men RH kan ändras från < 5% till 80%. RH sensorn och feedback styrsystemet hålla den relativa fuktigheten i väskan stabilt genom att justera förhållandet mellan torr och fuktig luftflöden. Torr luft leverans tillhandahålls av ren luft generator, vilket genererar noll luft fri från kolväten, vatten (RH < 1%) och kväveoxider. Ett flöde av fuktig luft förbereder av bubblande torr luft genom hög renhet vatten (18 MΩ cm) att skapa nära mättad luftflöde.</li>
		<li>Ställa in temperaturen i kammaren till 25,0 ±0, 1 ° C. En inre luftkonditionering övertrycken distribuerar luften jämnt genom ett rostfritt stål tak med feedback kontrollsystem som håller temperaturen inom angivna värden.</li>
		<li>Vänta på andra miljöparametrar vara stabil och inom designkraven.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Anslut öppningarna av instrument till klimatkammare. Starta egenutvecklade programvaran genom att klicka på Start -knappen. Kontrollera de realtidsdata som visas på den egenutvecklade programvara som integrerar kontrollen feedback (figur 2).</li>
	<li>Slå på alla instrument och väntar på att värma upp helt.</li>
</ol>2. utsädesproduktion partikel
Obs: Före utsäde partikel injektion är den inledande partikel koncentrationen under 1 cm-3.
<ol><li>Produktion av sulfat utsäde partiklar<ol>
<li>Injicera quasi-monodisperse torr sulfat partiklar i påsen, både bättre simulera omgivande förhållanden, och också att agera som medium för condensational tillväxt av sekundära organiska material. Injektion av utsäde partiklar utförs enligt följande.</li>
		<li>Lös ammoniumsulfat (0,01 g) i hög renhet vatten (18 MΩ∙cm) i en mätkolv på 100 mL att förbereda en (NH4) 2SÅ4 lösning (0.1 g∙L-1).</li>
		<li>Använd en sprayflaska för att producera (NH4) 2SÅ4 aerosolpartiklar med en flödeshastighet av 3 sLpm.</li>
		<li>Passera aerosol flödet genom en diffusion torktumlare (kiselgel) för att få den relativa fuktigheten ned till 10%.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Utsäde partikel urval och väska injektion<ol>
<li>Passera aerosol flödet genom en bipolär laddare (85Kr) och en Differential Mobility Analyzer (DMA) till storlek Välj partiklarna och förbereda en quasi-monodisperse fördelning av elektrisk rörlighet. Elöverföringsfunktionen vidgas med en slida-till-aerosol flöde i DMA 10:3. Valda eltransporter diameter partiklarnas spännande DMA varierar från 50 till 150 nm beroende på experimentet. I typiska nummer koncentration varierar från 4 000 till 8 000 cm-3.</li>
		<li>Mata den quasi-monodisperse Aerosolen till påsen med en flödeshastighet av 3 sLpm. Övervaka partiklarna spännande påsen med hjälp av en Scanning Mobility Particle Sizer (SMPS). Vänta tills storleksfördelning av utsäde partiklarna att bli stabil. Partikel förlust på grund av den böjande slangar samt statiska laddningar på påsen är minimal, särskilt för partiklar storlekar används i detta experiment (större än 100 nm)29,30.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. injektion av Gas fas prekursorer
<ol><li>Injektion av gas-fas prekursorer<ol>
<li>Använd en spruta för att dra upp 1,00 mL av lösningen isopren. Skölj sprutan tre gånger med lösningen före definitivt uttag.</li>
		<li>Placera nålen i en spruta injektor. Sätt in nålspetsen genom en gummitätning i en runda-botten kolven (25 mL). Pre-Värm kolven till 90 ±1 ° C av värme tejp. Slå på spruta injektion och ange ett lämpligt värde (1.1 till 4.4 μL∙min-1). Gas-fas koncentrationen av föregångaren justeras för olika experiment genom att kontrollera den spruta injektionshastigheten. För långa experiment, uppdatera sprutan som behövs.</li>
		<li>Införa ett flöde av 2 sLpm av renad luft förånga och bära bort isopren injiceras i runda-botten kolven. Flödet av luften är tillräckligt stor för att den fastsittande droplet på spetsen av sprutan är förångas istället för droppande i kolven. Koncentrationen av gas fas föregångaren är därför fortsatt stabil.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Aktivera reglaget ultravioletta lampor inuti HEC.</li>
</ol>4. instrument mätning
Obs: Kombinationen av isopren och UV-ljus leder till produktion av sekundära organiska material på sulfat utsäde partiklarna.
<ol><li>Nummer-diameter distribution av partikeln spännande påsen<ol>
<li>Prova utflödet ur påsen med hjälp av elektrostatiska-resistenta slangen.</li>
		<li>Starta programvaran aerosol mätning och skapa en ny fil genom att klicka på Skapa ny fil. Varje parameter är inställd som visas i figur 3. Registrera nummer-diameter fördelningorna av partiklar spännande påsen genom att klicka på knappen OK .</li>
	</ol>
</li>
	<li>Kemisk karakterisering av organiska partiklar.<ol>
<li>Öppna ventilen provtagning av ett rostfritt stål inuti väskan. Samplade aerosol flödet i en högupplöst Time-of-Flight Aerosol-masspektrometer (HR-ToF-AMS).</li>
		<li>Starta data förvärv programvaran genom att trycka på knappen Hämta längst ned till vänster på panelen (figur 4). Högupplösta masspektra till organiska PM registreras under tidsförloppet för experimenten. Den totala ekologiska masskoncentrationen erhålls också.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Karakterisering av gasfas-arter<ol>
<li>Öppna ventilen provtagning av ett PTFE Teflon rör inuti väskan. Samplade flödet styrs till en Proton-överföring-reaktion Time-of-Flight masspektrometer (PTR-TOF-MS). Masspektra av gasformiga arter har en högre proton affinitet än vatten erhålls.</li>
		<li>Använd parameterinställningarna av ion källan av PTR-TOF-MS visas i figur 5 i programvaran PTR-Manager. Starta datainsamling genom att öppna den nedrullningsbara menyn förvärv i programvaran TofDAQ Viewer och sedan trycka Start. Spela in tidsserierna för varje ion genom denna programvara.</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. slutet av experimentet och väska rengöring
<ol><li>Stoppa injektion av gas-fas prekursorer och aerosol utsäde partiklarna.</li>
	<li>I flera dagar kontinuerligt injicera ren luft 40 L∙min-1 i påsen. Aktivera alla ultraviolett ljus. Ange ozonkoncentrationen till 600 ppb och Ställ in temperaturen till 40 ° C. På detta sätt upprätthålls en aggressiv oxidation-miljö för flera dagar att skrubba påsen. När antalet koncentrationen av partiklar inne i kammaren är mindre än 0,2 cm-3, kammaren anses ren och kan användas för nästa experiment.</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>

Författarna förklarar inget konkurrerande finansiella intressen.

Den ökande betydelsen förstå bildandet och utvecklingen av ekologiska aerosoler leder till lusten att konstruera environmental chambers att simulera sådana processer i en väl kontrollerad miljö. Närvarande bygger de flesta av de miljömässiga kamrarna på batch reactor läge19,31,32,33,34 medan det har förekommit mycket få chambers som använder kontinuerligt blandning reaktorn läge15,35. Verksamma i miljökammare i kontinuerligt flöde reaktorn läge ger bekvämligheten med kontinuerlig aerosol provtagning för dagar eller veckor vid omgivande-liknande koncentrationer. Det är värt att notera att omgivande förhållanden är mycket mer komplex än de väl kontrollerad laboratoriemiljö. Till exempel, fluktuerar omgivande temperatur medan i kammaren det underhålls på ett konstant värde. Reaktionstiden för de gaser och partiklar i kammaren kommer att kontrolleras och begränsas av uppehållet av kammaren, snarare än nå dagar av reaktionstid i den verkliga världen. Användning av blacklights, i stället för naturlig solstrålning, kan också generera OH-radikaler och simulera reaktionerna i den omgivande. Men blacklight ibland kan leda till förhöjd koncentration av OH radicles jämfört med dem i den omgivande miljön, vilket kan påverka oxidationstillståndet av organiska molekyler och måste undersökas noggrant. Dock genom att trimma en eller två variabler och kontrollera alla andra variabler genom miljökammare, kan vi systematiskt studera dessa kemisk/fysikaliska processer.
En av de kritiska steg i drift kontinuerligt blanda chambers är att hålla det inre trycket i kammaren inom ett optimalt intervall. Ett högt tryck i kammaren kommer att orsaka läckage av gaser och partiklar från kammaren, medan ett lågt tryck i kammaren kommer att suga luft och partiklar från laboratoriet in i kammaren och orsaka kontaminering. En tryckmätare som behövs för att övervaka trycket i kammaren inom säkra värden (< 5 Pa) under loppet av experimenten. Annan gemensam observerade fråga för miljökammare är oväntad ekologisk partikel själv kärnbildning. Antingen en VOC/antioxidant injektion lägre eller en högre utsäde partikel koncentration behövs för att undvika detta fenomen. Beroende på syftet med experimenten, kan koncentrationerna av ozon, VOC och utsäde partiklar variera av en storleksordning. Följande ekvation kan användas för att beräkna flödet, finjektionav varje art som injiceras in i kammaren.
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/55685/55685eq1.jpg" style="opacity: 0.9; font-size: 14px;">(1)
där ctarget och cinledande varje utgör slutmålet koncentrationen av reaktant inne i kammaren och den ursprungliga koncentrationen av den reaktant som genereras från källan. Den symbol ftotalt representerar det totala flödet av alla arter som injicerades in i kammaren.
Den tredje kritiska steget för framgångsrikt verksamma i miljökammare och få resultaten är att kalibrera varje instrument innan experimenten. Det SMPS-systemet kan kalibreras genom att injicera känd storlek PSL partiklar36. NRx och ozon analysatorn är kalibrerade med hjälp av en 5 ppm ingen cylinder utspädd av N2och 10 ppm av ozon utspädd av N2, respektive26. Kalibrering förfaranden för AMS och PTR-MS är komplicerade och kan hittas i instrumentet manualer eller tidigare litteraturer27,37.
Den miljökammare inställning som beskrivs ovan är inte bara lämplig för att studera produktionen och utvecklingen av ekologiska aerosoler, men också tillämplig i beläggning olika partiklar med organisk beläggning samt undersöka gas fas reaktioner genom att injicera gas prekursorer endast. Dessa olika riktningar ger miljökammare flexibilitet i att studera en mängd forskningsfält som är relaterade till luftkvalitet, klimatförändringar och människors hälsa ämnen.

Atmosfäriska organiska partiklar (PM) produceras från oxidation av flyktiga organiska föreningar (VOC) som avges av biosfären och antropogen verksamhet1,2. Trots de viktiga effekterna av dessa aerosol partiklar på klimat, människors hälsa, och synlighet3, produktion mekanismerna förbli ofullständigt förstod och kännetecknas, både kvalitativt och kvantitativt. En utmaning för laboratoriestudier, som nödvändigtvis av begränsad omfattning och tid, är att simulera den atmosfäriska utvecklingen av gas- och partikelfilter fas arter. Residence gånger måste vara tillräckligt lång för att föreningar i både gas och partiklar faser kan genomgå oxidation och flerfasiga reaktion som de skulle i omgivande miljöer4,5,6,7, 8. En annan utmaning är att arbeta i laboratoriet vid koncentrationer tillräckligt låg som representerar den omgivande miljö9,10,11. Många viktiga processer skala med koncentrationer. Överdrivet höga masskoncentrationen av organiska PM i ett laboratorium experiment kan exempelvis felaktigt flytta delningen av halvflyktiga arter från gasfas till fasen partikel. Sammansättningen av gas- och partikelfilter faserna kan bli icke-representativa av atmosfäriska förhållanden. Den Harvard miljökammare utformades för att möta dessa utmaningar, huvudsakligen med hjälp av metoden att en kontinuerligt flöde konfiguration drivs under en obestämd tidsperiod, vilket innebär att låga koncentrationer och lång integration tider för signaldetektion. Kammaren firar en milstolpe årsdagen av tolv år av vetenskapliga upptäckter i 2018.
Environmental chambers varierar beroende på ljuskällan, flödet blandande system, storlek och antalet avdelningar fungerar tillsammans. Det finns utomhus chambers som får naturligt solljus12,13 samt inomhus avdelningen som arbetar med konstgjorda ljus14,15,16,17,18 ,19,20,21. Utomhus kamrarna kan också byggas relativt stora, minimera artefakter som kan införas genom väggen effekter, även om utmaningarna är variationen av belysning på grund av moln samt variationen i temperatur. Även om inomhus kamrarna kan noggrant kontrollera temperatur och relativ fuktighet, skiljer intensiteten och spektrumet från artificiellt ljus sig generellt från naturligt solljus, som kan påverka vissa fotokemiska reaktioner14. Kamrarna kan också drivas som batch reaktorer eller helt blandad flöde reaktorer (CMFR)22. Batch reaktorer är oftast enklare att använda och underhålla men CMFR kan skötas i veckor, för att möjliggöra signal integration och därmed arbeta vid låga, atmosfäriskt relevanta koncentrationer.
Häri, beskrivs hårdvara och driften av Harvard miljömässiga kammare (HEC)7,23,24,25 i detalj. HEC består av en 4.7 m3 PFA Teflon väska inuti en konstant temperatur kammare (2,5 × 2,5 × 2,75 m3)26. Reflekterande aluminium ark täcker de inre väggarna i kammaren att tillåta multipath belysning genom påsen och därmed öka andelen fotokemi. HEC drivs som ett CMFR, med en total flödeshastighet av 21 sLpm och motsvarar en uppehållstid av 3,4 h27. Temperatur, luftfuktighet och ozonkoncentration underhålls av feedback kontroller. Ammoniumsulfat partiklar används som utsäde partiklar för att efterlikna kondensation av organiska komponenter på oorganiska partiklar i den omgivande miljön. Läget diameter partiklarnas oorganiska sulfat är utvald till 100-200 nm till simulera de partikelstorlek som mäts i fält28. Åtgärden beskrivs närmare i avsnittet protokoll häri, inklusive en visuell presentation, följt av en kort diskussion om program och forskningsresultat 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

Produktionen och utvecklingen av atmosfäriska organiska partiklar (PM) förstås otillräckligt för korrekta simuleringar av atmosfärkemi och klimat. Komplex produktion mekanismerna och reaktionsvägar gör detta till ett utmanande forskningsområde. För att lösa dessa frågor, behövs en klimatkammare, tillhandahålla tillräckligt uppehållstid och nära-till-koncentrationerna av prekursorer för sekundära organiska material. Harvard miljömässiga kammare (HEC) byggdes för att tjäna detta behov, simulera produktion av gas- och partikelfilter fas arter från flyktiga organiska föreningar (VOC). HEC har en volym på 4,7 m3 och en uppehållstid på 3,4 h under typiska driftsförhållanden. Det drivs som en helt blandad flöde reaktorn (CMFR), ger möjlighet till obestämd konstantdrift över dagar för provet samling och dataanalys. De drift förfarandena beskrivs i detalj i denna artikel. Flera typer av instrument används för att karakterisera den gas som produceras och partiklar. En högupplöst tid-av-kampen Aerosol-masspektrometer (HR-ToF-AMS) används för att karakterisera partiklar. En Proton-överföring-reaktion masspektrometer (PTR-MS) används för gasformiga analys. Exempel på resultat presenteras för att visa användningen av klimatkammare i en mängd olika applikationer relaterade till de fysikalisk-kemiska egenskaper och Reaktionsmekanism av organisk atmosfäriska partiklar.

Ett exempel på tidsserierna för organiska masskoncentrationen inspelad av HR-ToF-AMS under ett experiment visas i figur 6. Experimentella förhållanden var 490 ppb av isopren med UV-ljus som slår på att ge OH radikala som oxidationsmedel. Av masskoncentrationen av organiska PM ökat stadigt efter början av experimentet förrän efter ca 4 h steady state uppnåddes. Utvecklingen av gasfas-organiska föreningar studerades samtidigt använda PTR-TOF-MS. figur 7 visar tidsserierna för C4H6O+ signal intensiteten under samma experiment, som uppstår från stora isopren oxidationsprodukter (t.ex. metyl vinyl keton, Metakrolein och flera organisk väteperoxid). Efter belysningen börjades, C4H6O+ signal intensiteten ökade och fortsatte göra det tills steady state uppnåddes efter 50 min.
Siffrorna illustrerar tidsutvecklingen av sekundärt ekologiska material i HEC. Efter injektion, reaktion och snurra upp till steady-state indikerar AMS data att partiklarna består av organiska föreningar, och koncentrationen av de organiska komponenterna ökar med tiden. PTR-MS data visar att överordnade föregångaren förloras från gasfasen och första generationens produkt arter visas efter reaktionen initieras. Analys av mätningar online och offline data fokuserar oftast på perioden steady state. I området i närheten finns det möjlighet att genomföra experiment som kräver dagar till slut eftersom koncentrationerna av fasen gas- och partikelfilter arter förblir stabila på obestämd tid genom användning av åtgärden CMFR med feedback kontroller på viktiga församling parametrar. Sammanfattningsvis, HEC används för att simulera Atmosfärkemi och därmed Testa hypoteser och förståelse om viktiga ämnen relaterade till förståelse luftföroreningar, klimatet influenser av partiklar och även hälsoeffekter av aerosoler.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55685/55685fig1.jpg"> Figur 1 . En schematisk flödesdiagram av Harvard miljömässiga kammare (HEC). Linjerna representerar aerosol flödet. Vänstra panelerna visar de instrument som används för att övervaka reaktion villkor. De högra panelerna lista de instrument som används för att karakterisera partikeln och gas fas arter. Denna siffra är anpassade från King et al. 26 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/55685/55685fig1large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna siffra.</a> 
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55685/55685fig2.jpg"> Figur 2 . Grafiskt användargränssnitt för egenutvecklade programmet används för att övervaka temperatur, ozon, relativ luftfuktighet och tryck, bland andra arter. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/55685/55685fig2large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna siffra.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55685/55685fig3.jpg"> Figur 3 . Grafiskt användargränssnitt för den programvara som används för att registrera den nummer-diameter distribution via en SMPS. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/55685/55685fig3large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna siffra.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55685/55685fig4.jpg"> Figur 4 . Grafiskt användargränssnitt av programvaran att fungera den Aerosol masspektrometer. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/55685/55685fig4large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna siffra.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55685/55685fig5.jpg"> Figur 5 . Grafiskt användargränssnitt av programvara för att styra den Proton-överföring-reaktion masspektrometer (PTR-MS) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/55685/55685fig5large.jpg" target="_blank">vänligen klicka här för att visa en större version av denna siffra.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55685/55685fig6v2.jpg"> Figur 6 . Exempel mått för organiska PM, som kännetecknas av den Aerosol masspektrometer. Den röda linjen representerar den totala signalintensitet för organiska joner. Data som visas motsvarar strax efter isopren injicerades och ultraviolett belysning inleddes. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/55685/55685fig6large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna siffra.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55685/55685fig7v2.jpg"> Figur 7 . Ett exempel på signal intensiteten av C 4 H 6 O+ ion, en större produkt av isopren photo-oxidation mätning är genom Proton-överföring-reaktion masspektrometri. Signalintensitet började öka 8 min efter belysning och nås steady state vid 50 min. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/55685/55685fig7large.jpg" target="_blank">vänligen klicka här för att visa en större version av denna siffra.</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

Produktion och mätning av organiska partiklar i Harvard miljömässiga kammaren

Detta dokument beskriver operation förfaranden för Harvard miljömässiga kammare (HEC) och relaterade instrumentering för mätning av gasformiga och partikel arter. Miljökammare används för att producera och studera sekundärt ekologiska arter produceras från organiska prekursorer, särskilt i samband med atmosfäriska organiska partiklar.

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

Det övergripande målet med detta projekt är att producera organiskt särskilt material i miljökammaren och karakterisera dess kemiska och fysikaliska egenskaper. Harvard Environmental Chamber byggdes för att studera bildandet av organiska partiklar och reaktionen av gasfaskomponenter vid nära omgivande förhållanden. Detta är tioårsjubileet av kammarens operationer.Den unika delen av denna kammare är det drivs som ett helt blandat flöde reaktor ger möjlighet att göra steady state drift över dagar. För att säkerställa steady state-driften använder kammaren ett återkopplingssystem för att styra viktiga kammarparametrar och hålla dem stabila. Vi kan genomföra olika online och offline mätningar som kräver dagar att avsluta eftersom koncentrationerna av gas och partikel fas arter förblir stabil på obestämd tid.Harvards miljökammare, består av tre delar. Den första delen är utsädesområdena i generationer och det flyktiga organiska föreningar generationssystemet. Den andra delen är själva miljökammaren, och den tredje delen är instrumentet som analyserar detta system.Att använda fröpartiklar, i reaktionerna i Harvard Environmental Chamber, är en kritisk teknik, som möjliggör en stabil generation, av partikelfas organiska material. Vi väljer specifikt oorganiska salter som fröpartiklar och i reaktioner kommer de att beläggas med organiska material. Vi gör senare dataanalys på de organiska materialen, och eftersom vi väljer oorganiska salter kan interferensen från fröpartiklar minimeras.Ett av de instrument som vi använder här i vårt labb, är en hög upplösning tid av flygning Aerosol Mass Spectrometer, eller för kort AMS. Det är ett instrument mercelized av Aerodyne Research, och numera dess allmänt används både i laboratorie-och fältstudier, inklusive luft farkoster utplaceringar. AMS ger realtidsmätningar av icke-eldfast partikelkemikaliesammansättning, och den kan också drivas i ett läge som ger information om partikelstorlek genom att mäta partikeltiden för flygning.Så, genom att kombinera information om storlek och information av kemisk sammansättning från Mass Spectra, kan vi få massa jonomerfördelningar för de uppmätta jonerna. De nyckel uppmätta miljöparametrar inkluderar ozon, NO och NO2, relativ luftfuktighet, temperatur, och det differentiella trycket mellan påsen och kammaren. Ställ in de fysiska parametrarna för miljökammaren genom återkopplingssystemet.Ställ in differentialtrycket till fyra Pascal eller 30 mini Torr. Slå på ozongeneratorn för att generera ozonflöde genom att skicka den torra luften genom en ultraviolett lampa. Ställ in flödeshastigheten till 0,1 standardlitter per minut.Ställ in väskans relativa fuktighet till de angivna värdena. Ställ in temperaturen i kammaren till 25 plus eller minus 0,1 grader Celsius. Koppla inlopp av instrument till miljökammaren.Starta den självutvecklade programvaran genom att klicka på Start-knappen. Kontrollera realtidsdata som visas på den självutvecklade programvaran som integrerar feedbackkontrollen. Slå på alla instrument och vänta på att de ska värmas upp helt.Lös upp ammoniumsulfat i vatten med hög renhet i 100 milliliter volymetriskt glas för att förbereda en ammoniumsulfatlösning. Använd en sprejflaska för att producera ammoniumsulfatpartiklar med en flödeshastighet på tre standardlitter per minut. Passera aerosolflödet genom en diffusionstorkare för att få ner den relativa luftfuktigheten till 10%Passera aerosolflödet genom en bipolär laddare och en differentiell mobilitetsanalysator till storlek välj partiklarna och förbereda en kvasi-monodispursed distribution genom elektrisk rörlighet.Använd en spruta för att dra tillbaka en milliliter isoprenlösning. Skölj sprutan tre gånger med lösningen före det slutliga tillbakadragandet. Placera sprutan i en spruta injektor.För in nålspetsen genom en gummitätning i en rund bottenkolv. Värm kolven till 90 plus eller minus 1 grad Celsius genom värmetejp. Sätt på sprutinjektionen och ställ in den på ett lämpligt värde.Prekursorns gasfaskoncentration justeras för olika experiment genom att sprutinjektionshastigheten styrs. För långa experiment, uppdatera sprutan efter behov. Införa ett flöde av två standard liter per minut av renad luft för att förånga och bära bort isopren injiceras i den runda bottenkolven.Luftens flöde är tillräckligt stort för att den sessila droppen vid sprutspetsen förångas istället för att droppa in i kolven. Kombinationen av isopren och UV-ljus leder till produktion av sekundärt organiskt material. Starta programvaran aerosolmätning och skapa en ny fil genom att klicka på Skapa en ny fil.Varje parameter anges som på bilden. Registrera antalet diameter fördelningar av partiklar som lämnar påsen genom att klicka på knappen Okej. Mät aerosolflöde genom att använda en hög upplösningstid av flyg aerosol masspektrometer.Starta dataanskaffningsprogramvaran genom att trycka på knappen Förvärva på panelens nedre vänstra sida. Hög upplösning massspektra av den organiska PMen antecknas under tidföra av experimenten. Den totala organiska masskoncentrationen erhålls också.Öppna provtagningsvärdet för ett PTFE Teflonrör inuti påsen. Det samplade flödet är guide till en protonöverföringsreaktionstid för flygmasspektrometer. Parameterinställningar för jonkällan för protonöverföringsreaktionstiden för flygmasspektrometer visas i den här videon.Starta datainsamlingen genom att komma åt rullgardinsmenyn, Acquisition, i övre däck på din programvara och sedan trycka på Start. Spela in tidsserien för varje jon genom denna programvara. Stoppa insprutningen av gasfasens prekursorer och aerosolfröpartiklarna.Under flera dagar injicerar du kontinuerligt ren luft vid 40 liter per minut i påsen. Tänd alla ultravioletta lampor. Ställ in ozonkoncentrationen till 600 delar per miljard och ställ in temperaturen till 40 grader Celsius.På så sätt upprätthålls en aggressiv oxidationsmiljö i flera dagar för att skrubba påsen. De data som anskaffas från aerosolmasspektrometer registreras och bearbetas. De experimentella förutsättningarna är 490 PPB av isopren med UV-lampor som tänds för att ge OH-radikal som oxidant.Masskoncentrationen av sekundära organiska material ökade i början av experimentet och efter cirka fyra timmar nådde den ett stabilt tillstånd. Handlingen föreslår miljökammaren kan producera SOM från gasses prekursorer. Utvecklingen av gasfasen organiska föreningar inuti kammaren kan studeras med hjälp av PTRTOFMS.Ett exempel experiment på isopren foto oxidation genomfördes med cirka 16 PPB av isopren sätts in i kammaren kontinuerligt. Figuren visar tidsserierna för C4H6O+jonen en av isoprens större oxidationsprodukter mätt med PTRTOFMS. I början av experimentet fanns det inget UV-ljus inne i kammaren.Vid ungefär åtta minuter, UV-ljus var påslagen och det fanns en tydlig trend av den stigande C4H8O + jon. Efter ca 50 minuter når reaktionen steady state. Laboratoriekammare studier är verkligen viktigt inom aerosol vetenskap eller mer allmänt, atmosfäriska vetenskaper och det beror på att de tillåter oss att simulera och undersöka, på ett kontrollerat sätt, de komplexa kemiska och fysiska fenomen som händer i atmosfären.Kammade studier har i hög grad bidragit till att utveckla vår förståelse av bildandet och utvecklingen av sekundära organiska aerosoler till exempel SOA, som är en dominerande del av partiklar på global basis. Så, data som kommer från dessa kammare studier, titta på frågor relaterade till SOA, har använts för att styra utvecklingen av kemiska mekanismer och har också använts i parameteriseringar för SOA bildning och evolution 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 Metod 1615. Mätning av Enterovirus och Norovirus förekomst i vatten efter kultur och RT-qPCR. I. Insamling av virusprov

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

En hel cell Bioreporter metod för att bedöma transport och biotillgänglighet av organiska föroreningar i vatten Omättade 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 Mätning av Enterovirus och Norovirus förekomst i vatten efter kultur och RT-qPCR. II. Total odlingsbara virus Assay

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 Metod 1615 Mätning av Enterovirus och Norovirus förekomst i vatten efter kultur och RT-qPCR. Del III. Virus Detection med 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 förbättrad Inex metod för<em&gt; In Situ</em&gt; Mätning av partikel och lösta föreningar bearbetade Active suspensionsätare

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 och analys av mikrobiell Phospholipid fettsyror i jordar

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

Förståelse Upplöst Organiskt material Biogeochemistry Genom<em&gt; In Situ</em&gt; Närings manipulationer i Stream ekosystem

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

Produktion och mätning av organiska partiklar i ett flöde 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

Att förbättra infraröd spektroskopi karakterisering av markens organiska material med spektrala subtraktioner

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

Den växt infektion testet: Spray och sår-medierad inympning med den växt patogen Magnaporthe länkar

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