Name: split point analysis and uncertainty quantification of thermal-optical organic/elemental carbon measurements
Uploaded: 2019-09-07T14:00:00
Duration: 10 min 22 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Split Point Analysis and Uncertainty Quantification of Thermal-Optical Organic/Elemental Carbon Measurements at JoVE.com

وقد تم دعم هذا العمل من قبل مجلس العلوم الطبيعية والبحوث الهندسية في كندا (NSERC) الشبكة الاستراتيجية FlareNet (منحة # 479641)، منح البحوث اكتشاف NSERC (منحة #06632 و 522658)، والموارد الطبيعية كندا (مدير المشروع، مايكل طبقة). ويعرب المؤلفون عن امتنانهم لأولئك الذين تقاسموا ملفات البيانات الأولية لاستخدامها كأمثلة تمثيلية في هذا العمل.

<ol>
	<li>Cohen, A. J., 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=Estimates+and+25-year+trends+of+the+global+burden+of+disease+attributable+to+ambient+air+pollution:+an+analysis+of+data+from+the+Global+Burden+of+Diseases+Study.">Estimates and 25-year trends of the global burden of disease attributable to ambient air pollution: an analysis of data from the Global Burden of Diseases Study.</a> The Lancet. 389 (10082), 1907-1918 (2015).</li><li>Grahame, T. J., Klemm, R., Schlesinger, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Public+health+and+components+of+particulate+matter:+The+changing+assessment+of+black+carbon.">Public health and components of particulate matter: The changing assessment of black carbon.</a> Journal of the Air &amp; Waste Management Association. 64 (6), 620-660 (2014).</li><li>Kim, S. -. Y., 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+short-term+association+of+selected+components+of+fine+particulate+matter+and+mortality+in+the+Denver+Aerosol+Sources+and+Health+(DASH)+study.">The short-term association of selected components of fine particulate matter and mortality in the Denver Aerosol Sources and Health (DASH) study.</a> Environmental Health. 14 (1), (2015).</li><li>Basaga&#241;a, X., 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=Short-term+effects+of+particulate+matter+constituents+on+daily+hospitalizations+and+mortality+in+five+South-European+cities:+Results+from+the+MED-PARTICLES+project.">Short-term effects of particulate matter constituents on daily hospitalizations and mortality in five South-European cities: Results from the MED-PARTICLES project.</a> Environment International. 75, 151-158 (2015).</li><li>Jacobson, M. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strong+radiative+heating+due+to+the+mixing+state+of+black+carbon+in+atmospheric+aerosols.">Strong radiative heating due to the mixing state of black carbon in atmospheric aerosols.</a> Nature. 409 (6821), 695-697 (2001).</li><li>Sato, 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=Global+atmospheric+black+carbon+inferred+from+AERONET.">Global atmospheric black carbon inferred from AERONET.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 100 (11), 6319-6324 (2003).</li><li>Ramanathan, V., Carmichael, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Global+and+regional+climate+changes+due+to+black+carbon.">Global and regional climate changes due to black carbon.</a> Nature Geoscience. 1 (4), 221-227 (2008).</li><li>Bond, T. C., 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=Bounding+the+role+of+black+carbon+in+the+climate+system:+A+scientific+assessment.">Bounding the role of black carbon in the climate system: A scientific assessment.</a> Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 118 (11), 5380-5552 (2013).</li><li>Jacobson, M. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Short-term+effects+of+controlling+fossil-fuel+soot,+biofuel+soot+and+gases,+and+methane+on+climate,+Arctic+ice,+and+air+pollution+health.">Short-term effects of controlling fossil-fuel soot, biofuel soot and gases, and methane on climate, Arctic ice, and air pollution health.</a> Journal of Geophysical Research. 115, 1-24 (2010).</li><li>Doherty, S. J., Grenfell, T. C., Forsstr&#246;m, S., Hegg, D. L., Brandt, R. E., Warren, S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Observed+vertical+redistribution+of+black+carbon+and+other+insoluble+light-absorbing+particles+in+melting+snow.">Observed vertical redistribution of black carbon and other insoluble light-absorbing particles in melting snow.</a> Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 118 (11), 5553-5569 (2013).</li><li>Sterle, K. M., McConnell, J. R., Dozier, J., Edwards, R., Flanner, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Retention+and+radiative+forcing+of+black+carbon+in+eastern+Sierra+Nevada+snow.">Retention and radiative forcing of black carbon in eastern Sierra Nevada snow.</a> The Cryosphere. 7 (1), 365-374 (2013).</li><li>Goelles, T., B&#248;ggild, C. E., Greve, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ice+sheet+mass+loss+caused+by+dust+and+black+carbon+accumulation.">Ice sheet mass loss caused by dust and black carbon accumulation.</a> The Cryosphere. 9 (5), 1845-1856 (2015).</li><li>Kopp, R. E., Mauzerall, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessing+the+climatic+benefits+of+black+carbon+mitigation.">Assessing the climatic benefits of black carbon mitigation.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 107 (26), 11703-11708 (2010).</li><li>Cavalli, F., Viana, M., Yttri, K. E., Genberg, J., Putaud, J. -. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toward+a+standardised+thermal-optical+protocol+for+measuring+atmospheric+organic+and+elemental+carbon:+the+EUSAAR+protocol.">Toward a standardised thermal-optical protocol for measuring atmospheric organic and elemental carbon: the EUSAAR protocol.</a> Atmospheric Measurement Techniques. 3 (1), 79-89 (2010).</li><li>Chen, L. -. W. 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=Multi-wavelength+optical+measurement+to+enhance+thermal/optical+analysis+for+carbonaceous+aerosol.">Multi-wavelength optical measurement to enhance thermal/optical analysis for carbonaceous aerosol.</a> Atmospheric Measurement Techniques. 8 (1), 451-461 (2015).</li><li>Chow, J. C., 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=Optical+Calibration+and+Equivalence+of+a+Multiwavelength+Thermal/Optical+Carbon+Analyzer.">Optical Calibration and Equivalence of a Multiwavelength Thermal/Optical Carbon Analyzer.</a> Aerosol and Air Quality Research. 15 (4), 1145-1159 (2015).</li><li>Chow, J. C., 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=Separation+of+brown+carbon+from+black+carbon+for+IMPROVE+and+Chemical+Speciation+Network+PM+2.5+samples.">Separation of brown carbon from black carbon for IMPROVE and Chemical Speciation Network PM 2.5 samples.</a> Journal of the Air &amp; Waste Management Association. 68 (5), 494-510 (2018).</li><li>Sunset Laboratory Inc. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Organic Carbon and Elemental Carbon Field Instrument: Model 4 User&#8217;s Manual. , (2019).</li><li>Turpin, B. J., Cary, R. A., Huntzicker, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+In+Situ,+Time-Resolved+Analyzer+for+Aerosol+Organic+and+Elemental+Carbon.">An In Situ, Time-Resolved Analyzer for Aerosol Organic and Elemental Carbon.</a> Aerosol Science and Technology. 12 (1), 161-171 (1990).</li><li>Petzold, 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=Recommendations+for+reporting+&#8220;black+carbon&#8221;+measurements.">Recommendations for reporting &#8220;black carbon&#8221; measurements.</a> Atmospheric Chemistry and Physics. 13 (16), 8365-8379 (2013).</li><li>Nicolosi, E. M. G., Quincey, P., Font, A., Fuller, G. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Light+attenuation+versus+evolved+carbon+(AVEC)+-+A+new+way+to+look+at+elemental+and+organic+carbon+analysis.">Light attenuation versus evolved carbon (AVEC) - A new way to look at elemental and organic carbon analysis.</a> Atmospheric Environment. , 145-153 (2018).</li><li>Chow, J. C., Watson, J. G., Crow, D., Lowenthal, D. H., Merrifield, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+IMPROVE+and+NIOSH+Carbon+Measurements.">Comparison of IMPROVE and NIOSH Carbon Measurements.</a> Aerosol Science and Technology. 34 (1), 23-34 (2001).</li><li>Chow, J. C., Watson, J. G., Chen, L. -. W. A., Arnott, W. P., Moosm&#252;ller, H., Fung, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Equivalence+of+Elemental+Carbon+by+Thermal/Optical+Reflectance+and+Transmittance+with+Different+Temperature+Protocols.">Equivalence of Elemental Carbon by Thermal/Optical Reflectance and Transmittance with Different Temperature Protocols.</a> Environmental Science &amp; Technology. 38 (16), 4414-4422 (2004).</li><li>Subramanian, R., Khlystov, A., Robinson, A. <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+peak+inert-mode+temperature+on+elemental+carbon+measured+using+thermal-optical+analysis.">Effect of peak inert-mode temperature on elemental carbon measured using thermal-optical analysis.</a> Aerosol Science and Technology. 40 (10), 763-780 (2006).</li><li>Wang, Y., Chung, A., Paulson, S. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+metal+salts+on+quantification+of+elemental+and+organic+carbon+in+diesel+exhaust+particles+using+thermal-optical+evolved+gas+analysis.">The effect of metal salts on quantification of elemental and organic carbon in diesel exhaust particles using thermal-optical evolved gas analysis.</a> Atmospheric Chemistry and Physics. 10 (23), 11447-11457 (2010).</li><li>Peterson, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Standard+Operating+Procedure+for+the+Determination+of+Organic,+Elemental,+and+Total+Carbon+in+Particulate+Matter+Using+a+Thermal/Optical-Transmittance+Carbon+Analyzer.">Standard Operating Procedure for the Determination of Organic, Elemental, and Total Carbon in Particulate Matter Using a Thermal/Optical-Transmittance Carbon Analyzer.</a> Research Triangle. , (2009).</li><li>Conrad, B. M., Johnson, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mass+Absorption+Cross-Section+of+Flare-Generated+Black+Carbon:+Variability,+Predictive+Model,+and+Implications.">Mass Absorption Cross-Section of Flare-Generated Black Carbon: Variability, Predictive Model, and Implications.</a> Carbon. 149, 760-771 (2019).</li><li>Akaike, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+look+at+the+statistical+model+identification.">A new look at the statistical model identification.</a> IEEE Transactions on Automatic Control. 19 (6), 716-723 (1974).</li><li>Saffaripour, 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=Raman+spectroscopy+and+TEM+characterization+of+solid+particulate+matter+emitted+from+soot+generators+and+aircraft+turbine+engines.">Raman spectroscopy and TEM characterization of solid particulate matter emitted from soot generators and aircraft turbine engines.</a> Aerosol Science and Technology. 51 (4), 518-531 (2017).</li><li>Lu, S., Irino, T., Igarashi, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomass+burning+history+in+East+Asia+during+the+last+4+million+years+recorded+in+elemental+carbon+variability+at+IODP+site.">Biomass burning history in East Asia during the last 4 million years recorded in elemental carbon variability at IODP site.</a> U1423. Progress in Earth and Planetary Science. 5 (1), (2018).</li></ol>

وليس لدى أصحاب البلاغ ما يكشفون عنه.

والقدرة على قياس التركيزات الجوية للأنواع الكربونية بدقة أمر بالغ الأهمية بالنسبة للعديد من الباحثين. وقد اقتُرح أن تكون الأنواع الكربونية في الجسيمات المحيطة (PM، أكبر عامل خطر بيئي للوفاة المبكرة1)العنصر الرئيسي في PM المسؤول عن الآثار الصحية الضارة والنتائج2و3 ،4. والكربون الجسيمي في الغلاف الجوي هو ملوث مناخي حرج، حيث من المعروف أن لمختلف الأنواع الكربونية تأثيرات متغيرة، بل ومعاكسة. الكربون الأسود هو يحتمل أن يكون ثاني أقوى قوة مشعة مباشرة في الغلاف الجوي للأرض5،6،7،8. عند إيداعها على الثلج والجليد، والكربون الأسود يقلل أيضا من انعكاسية المناظر الطبيعية في القطبالشمالي، وتعزيز امتصاص أشعة الشمس، وزيادة معدل ذوبان9،10،11،12 . وعلى النقيض من ذلك، تعمل جزيئات الكربون العضوية التنظيرية كنوى لتكثيف السحب، مما يزيد من انعكاسية الأرض المتوسطة، ويسبب تأثير تبريد13. ومن ثم فإن التصنيف الدقيق للمواد الكربونية المأخوذة عينات والتحديد الكمي المتزامن لأوجه عدم اليقين في القياس هما جانبان أساسيان في قياسات الجسيمات.
ويمكن تحقيق التمييز بين الكربون العضوي والكربون الأولي في عينة محملة بالجسيمات باستخدام تحليل حراري بصري14. تم إنشاء أنظمة تجارية مختبرية لتحليل الكربون الحراري البصري15و16و17 بما في ذلك محلل على الخط وشبه المستمر18 التي تمكن من تنفيذ التحليلات الحرارية البصرية في هذا المجال. ويصف هذا العمل إجراء ً مفصلاً لمعايرة هذا الجهاز الأخير من أجهزة OCEC (انظر جدول المواد)ويشترك في أداة برمجيات مفتوحة المصدر للتقدير الكمي الدقيق لأوجه عدم اليقين في المعايرة والتحليل. وعلى الرغم من أن الإصدار الأولي للبرمجيات المفتوحة المصدر مصمم لشكل ملف إخراج الأداة شبه المستمرة، فإن أداة البرمجيات يمكن أن توسعها الجهات الأخرى بسهولة في المستقبل للعمل مع النواتج التي تولدها أدوات أخرى.
محلل الكربون العضوي/الأولي الحراري البصري شبه المستمر (OCEC) يحدد كمية الكربون العضوي (OC) والكربون الأولي (EC) في حجم العينة. ويتضمن إجراء التحليل أربع مراحل مبينة في الشكل 1. أولا، يتم سحب حجم عينة من خلال الصك، حيث يتم إيداع الجسيمات على، ويتم امتصاص المواد العضوية في مرحلة الغاز من قبل، مرشح الكوارتز. عند إنهاء أخذ العينات ، يتم تسخين فلتر الكوارتز من خلال بروتوكول درجة الحرارة المنصوص عليهفي في الغلاف الجوي الخامل والهيليوم (He). خلال هذا الإجراء، يتم البيروزيلمنت جزء من المواد الكربونية حراريا من مرشح الكوارتز. يتم توجيه العادم الغازي إلى درجة حرارة ثابتة، أكسيد المنغنيز (MnO2)الفرن الذي يحول الأنواع الكربونية البيرالى إلى ثاني أكسيد الكربون (CO2). ويقاس التركيز المحدد زمنياً لثاني أكسيد الكربون المفرج عنه فيما بعد بكاشف الأشعة تحت الحمراء غير المشتتة(NDIR). بعد التدفئة الأولية في بيئة He، يتم تسخين العينة من خلال بروتوكول مماثل في بيئة مؤكسدة (Ox). في وجود الأكسجين، يتم أكسدة الأنواع الكربونية الحرارية المتبقية على مرشح الكوارتز ومن ثم توجيهها من خلال فرن MnO2 وكاشف NDIR بنفس الطريقة. وبمجرد أن يتم تطوير الأنواع الكربونية التي تم أخذ عينات منها بشكل كامل من مرشح الكوارتز، يتم إجراء المعايرة النهائية في الاختبار. يتم إدخال كمية ثابتة (اسميا0.8 مل) من خليط الميثان 5٪ (CH4)-الهليوم في الصك، المؤكسدة في فرن MnO2، وتحويلها إلى CO2،وتقاس في وقت لاحق من قبل NDIR. تتوافق إشارة NDIR المدمجة خلال مرحلة المعايرةداخل الاختبار (التي تسمى CH 4-loop) مع كتلة الكربون المعروفة (التي تم تقديمها باسم CH4)وبالتالي تحدد حساسية NDIR، والتي يمكن أن تنجرف في الوقت المناسب. ثم يستخدم هذا المقياس من حساسية NDIR لاستنتاج كتل الكربون من إشارة NDIR خلال مراحل He- وOx السابقة من التحليل.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59742/59742fig1.jpg"> الشكل 1: إجراء التحليل الحراري البصري. تحليل إجراء من ال [ثرمب-بصري] [أسيك] جهاز. بعد الحصول على عينة على عامل تصفية الكوارتز (الخطوة 0)، يتم تنفيذ ثلاث خطوات التحليل الرئيسية. يتم تنفيذ بروتوكولين حراريين أولاً في الغلاف الجوي للهيليوم (المرحلة هي، الخطوة 1) ثم في جو مؤكسد (مرحلة الثور، الخطوة 2)، حيث يتم استخدام المكونات الكربونية/أكسدة من فلتر الكوارتز، وأكسدة المزيد فيثاني أكسيد الكربون في غضون فرن تحفيز الثانوية، وتقاس في وقت لاحق من قبل كاشف NDIR. يتم تنفيذ إجراء المعايرةالنهائية في الاختبار (CH 4-حلقة، الخطوة 3)، حيث الأكسدة من كتلة معروفة من الميثان يوفر قدرا من الحساسية للكشف NDIR. وتقترن حساسية الكاشفبثاني أكسيد الكربون المقاس بـ NDIR أثناء مرحلتي "هي" و"أوكس" لتحديد كمية التحميل الكتلي الكربوني على فلتر الكوارتز. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59742/59742fig1large.jpg" target="_blank">الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
يمكن أن تكون كتلة الكربون المحقون أثناء حلقة CH4حساسة لظروف التشغيل بحيث يلزم إجراء معايرة متقطعة. تستخدم هذه المعايرة محلول السكروز المائي من التركيز المعروف (حوالي 0.99٪م / م)كمعيار خارجي. يتم إجراء الاختبارات المتكررة حيث يتم إدخال وحدات تخزين مختلفة معروفة من محلول السكروز بترتيب عشوائي في الأداة ويتم إجراء التحليل الحراري البصري. وينتج عن كل اختبار متكرر (أي نتائج كل حقن وتحليل لاحق) إشارة NDIR متكاملة أثناء حلقة CH4("منطقة المعايرة") وإشارة NDIR متكاملة لإجمالي الكربون (أي الإشارة أثناء مرحلتي الهي والثور المشار إليه؛ إلى ك "منطقة إجماليّة"), أيّ يماثل إلى الكتلة معروفة كربون في سكروز. يوفر الانحدار الخطي لكتلة الكربون المعروفة مع "المساحة الإجمالية" المبلغ عنها بالأداة مقياسًا لحساسية NDIR المتوسطة. ثم تقترن هذه الحساسية مع متوسط "منطقة المعايرة" لإنتاج المعرفةمعايرة من كتلة الكربون حقن خلال CH 4-حلقة.
وإلى جانب المعايرة، يتمثل أحد التحديات الرئيسية في تفسير النتائج من أداة OCEC في تحديد الكسور النسبية لـ OC وEC في العينة المقاسة. كما OC pyrolyzes خلال مرحلة He من بروتوكول درجة الحرارة، والأحرف كسر على مرشح بدلا من أن يطلق سراحه، أكسدة في فرن MnO2، وكشف من قبل NDIR. من الناحية النظرية، يبقى هذا OC الحرارية المتفحمة (تسمى الكربون البيرولز، PC) على مرشح حتى مرحلة الثور، عندما يتم أكسدة جنبا إلى جنب مع الجماعة الأوروبية. وبالتالي، فإن وضع علامات ساذجة على جميع الكربون المتطورة خلال المرحلة هي كـ OC والكربون المتطور في مرحلة الثور حيث أن الجماعة الأوروبية تؤدي إلى تقديرات متحيزة للجزء الحقيقي من OC وEC. وهناك وسيلة شائعة لتحديد نقطة الانقسام (أي اللحظة التي يعتبر فيها كل تطور الكربون السابق OC وكل تطور الكربون اللاحق ة كللجماعة الأوروبية) هو الأسلوب19للنفاذ الحراري/البصري ( TOT). هنا، يتم توجيه الليزر من خلال مرشح الكوارتز أثناء التحليل الحراري ويتم الكشف عن قوتها (المصب بصريا من مرشح الكوارتز) من قبل كاشف ضوئي. بافتراض أن OC ليست نشطة بصريا في الطول الموجي الليزر (أي، OC يمتص الضوء negligibly) وPC يشارك الخصائص البصرية مع EC، يمكن تقدير نقطة الانقسام. الفرضية هي قياس قوة الليزر المخففة أولاً في بداية التحليل. كما OC يتطور (جزئيا إلى جهاز الكمبيوتر امتصاص الضوء)، يتم تعزيز التوهين من الليزر بحيث يسقط إشارة الكشف الضوئي. كما يتم إدخال مرحلة الثور وEC / PC تتطور بشكل مشترك، يتم تقليل التوهين، وإشارة كاشف ضوئي يبدأ في الزيادة. يتم تعريف نقطة الانقسام على أنها المثيل في الوقت الذي تعود فيه قوة الليزر المقاسة إلى قيمتها الأولية. وفي حين أن منطق هذا النهج قوي، فإن النتيجة تعتمد على الافتراضات المشار إليها أعلاه. وعلى هذا النحو، من الشائع الإعلان عن أن نتائج OC وEC المبلغ عنها "محددة من الناحية التشغيلية" - أي أنها خاصة بالأسلوب المستخدم لتقييم نقطة الانقسام14و20و21.
على الرغم من أنه من الصحيح من الناحية النظرية أن يتم تطوير OC في مرحلة He وPC / EC تطورت في مرحلة الثور، وقد لوحظ أن تطور PC / EC يمكن أن يحدث في الواقع خلال المرحلة He-بسبب آليات مختلفة22،23،24 ،25، بحيث يمكن أن تحدث نقطة الانقسام الحقيقية قبل إدخال الأكسجين. ويشير هذا الغموض في التنبؤ بالمكان الذي ينبغي أن تكمن فيه نقطة الانقسام، إلى جانب عدم اليقين في افتراضات الخصائص البصرية للأوسي، والكمبيوتر الشخصي، والجماعة الأوروبية، إلى أن عدم اليقين في نقطة الانقسام يمكن أن يكون مصدراً مهيمناً لعدم اليقين في الكربون المقاس الجماهير. ولحسن الحظ، فإن التقدير المنهجي لنقطة الانقسام عن طريق طريقة TOT يمكّن من تقدير موضوعي لعدم اليقين في نقطة الانقسام. غير أنه لا يوجد، حسب علم المؤلفين، تقدير مباشر (وما يترتب على ذلك من انتشار) لعدم اليقين في نقطة الانقسام في برمجيات الشركة المصنعة؛ بدلا ً من ذلك يتم حساب إجمالي حالات عدم اليقين المبلغ عنها مع مكونات نسبية ومطلقة ثابتة26. كجزء من هذا العمل، يتم عرض تقنية جديدة لتقدير عدم اليقين نقطة الانقسام - تقنية "انخفاض التوهين". وفي هذه التقنية، يُحدد مقدار عدم اليقين في نقطة الانقسام كفرق بين كتلة الكربون المتطورة عند التقسيم الاسمي (عن طريق طريقة TOT) وكتلة الكربون المتطورة في نقطة لاحقة حيث انخفض التوهين بالليزر إلى ما يتجاوز بعض الكمية الحرجة، جزء محدد من التوهين الأولي. ويُقدَّر انخفاض الإنتوهين الحرج استناداً إلى عدم اليقين في التوهين بالليزر بالنسبة لقيمته الأولية؛ من الناحية النظرية، هذا النهج يلتقط عدم اليقين في مبدأ مطابقة التوهين الرئيسي لطريقة TOT. وعلاوة على ذلك، وللنظر (جزئياً على الأقل) في عدم اليقين في نقطة الانقسام بسبب الخصائص البصرية المفترضة للحاسوب الشخصي والجماعة الأوروبية، يتم توسيع الانخفاض المقترح في التوهين الحرج بمعامل اثنين.
تقدم هذه المقالة بروتوكول مفصل لمعايرة أداة OCEC جنبا إلى جنب مع أداة برمجية لتحديد بدقة المعايرة وتحليل الشكوك. أولاً، الأقسام من 1 إلى 3 من البروتوكول تحدد تعليمات إنشاء محلول السكروز المائي، وإعداد الأداة للمعايرة، والحصول على بيانات المعايرة. يستخدم القسم 4 أداة البرنامج الجديدة المفتوحة المصدر (انظر جدول المواد)لتحليل بيانات المعايرة عبر واجهة المستخدم الرسومية للبرنامج. ويحدد القسم 5 اعتبارات الحصول على عينة باستخدام أداة OCEC، ويصف الفرع 6 استخدام البرمجيات المشار إليها أعلاه لحساب كتل الكربون وما يرتبط بها من أوجه عدم اليقين، بما في ذلك المساهمات المستمدة من تقدير التقسيم نقطه. ويرد في وثائق البرنامج على الإنترنت وصف للتقنيات الجديدة لتحسين معالجة بيانات OCEC - بما في ذلك تقنية "انخفاض التوهين" الواردة أعلاه.
ضمن أداة البرامج المعروضة، يتم حساب ثوابت المعايرة وكتل الكربون المقاسة والشكوك المرتبطة بها باستخدام طريقة مونتي كارلو (MC). ينشر هذا الإجراء الأخطاء التي لا، على حد علم المؤلفين، التي تعتبر حاليافي البرامج الخاصة بالشركة المصنعة. بالنسبة للمعايرة، تشمل مصادر الخطأ هذه عدم اليقين في تركيز السكروز في المحلول المائي، والدقة في حجم محلول السكروز التطبيقي (دقة الأداة، وإمكانية التكرار بين المستخدمين، والتكرار داخل المستخدم)، و عدم اليقين في الانحدار الخطي. وفيما يتعلق بتحليل البيانات، تشمل مصادر الخطأ المدروسة عدم اليقين في المعايرة وإمكانية التكرار، والأهم من ذلك، عدم اليقين المقدر لنقطة الانقسام. وفي نهاية المطاف، يمكّن البرنامج المستخدم من تحديد كمية عدم اليقين بدقة في معايرة الأداة ونشر هذا الغموض إلى جانب تقدير النقاط المنقسمة في حساب كتل الكربون. ويمثل ذلك تحسناً ملحوظاً في بروتوكول الشركة المصنعة، وذلك بالنظر مباشرة في مصادر الخطأ الرئيسية في القياس، بدلاً من تقدير أوجه عدم اليقين الجزئية باستخدام معادلة ثابتة.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>10% oxygen gas in helium</td>
			<td>Local gas supplier</td>
			<td>- - -</td>
			<td>Primary or certified standard preferred</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5% methane gas in helium</td>
			<td>Local gas supplier</td>
			<td>- - -</td>
			<td>Primary or certified standard preferred</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Distilled, de-ionized water</td>
			<td>Harleco</td>
			<td>6442-85</td>
			<td>ASTM D1193-91 Type II or Type I (preferred)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Filter punch tool</td>
			<td>Sunset Laboratories Inc.</td>
			<td>- - -</td>
			<td>Included with carbon analyzer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Filter removal tool</td>
			<td>Sunset Laboratories Inc.</td>
			<td>- - -</td>
			<td>Included with carbon analyzer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass jar (4 oz.)</td>
			<td>ULINE</td>
			<td>S-17982P-BL</td>
			<td>Or suitable equivalent; borosillicate glass preferred</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Helium gas</td>
			<td>Local gas supplier</td>
			<td>- - -</td>
			<td>Ultra-high purity (&#62; 99.999%) or better preferred</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High-accuracy thermal gas mass flow meter</td>
			<td>Bronkhorst</td>
			<td>EL-FLOW Prestige</td>
			<td>For accurate measurement of sample volume (see Protocol step 5)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High-purity sucrose</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>S9378</td>
			<td>Purity &#8805; 99%m/m or higher preferred</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lint-free tissues</td>
			<td>Kimtech</td>
			<td>34155</td>
			<td>Or suitable equivalent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MatLab Runtime (R2016a or newer)</td>
			<td>MathWorks Inc.</td>
			<td>mathworks.com</td>
			<td>Search &#34;runtime compiler&#34; and install appropriate version for the operating system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Non-powdered, disposable, plastic gloves</td>
			<td>VWR</td>
			<td>89428-752</td>
			<td>Or suitable, properly-sized equivalent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>OCECgo software</td>
			<td>Carleton University, Energy and Emissions Research Lab.</td>
			<td>GitHub Repository</td>
			<td>Source and build distributions of the software are available on GitHub</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oxygen trap</td>
			<td>Supelco</td>
			<td>22449</td>
			<td>Or suitable GC-quality equivalent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pipette</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>3120000020</td>
			<td>Model: Research&#174; Plus 0.5 - 10 &#956;L - Or any single-channel, adjustable volume, manual pipette</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pipette tips</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>022492012</td>
			<td>Model: epT.I.P.S.&#174; Standard, 0.1 - 20 &#956;L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Precision scale / balance</td>
			<td>AND</td>
			<td>FX-3000IWP</td>
			<td>Precision balance with capacity &#62; 1 kg</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Quartz filters</td>
			<td>Pall</td>
			<td>7202</td>
			<td>Model: Tissuquartz 2500 QAT-UP - 47 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Semi-continuous thermal-optical organic/elemental carbon analyzer</td>
			<td>Sunset Laboratories Inc.</td>
			<td>- - -</td>
			<td>Model 4 semi-continuous analyzer</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

split point analysis and uncertainty quantification of thermal-optical organic/elemental carbon measurements

وكثيراً ما يسعى باحثون من عدد لا يحصى من المجالات إلى تحديد تركيزات الهباء الجوي الكربوني وتصنيفها على أنها كربون عضوي أو كربون عنصري (EC). ويتم ذلك عادة باستخدام محللات OC/EC الحرارية البصرية (TOAs)، التي تمكن من القياس عن طريق الانحلال الحراري الخاضع للرقابة والأكسدة بموجب بروتوكولات درجة حرارة محددة وضمن الأجواء المقيدة. وتوجد عدة وكالات اتصال تجارية، بما في ذلك أداة شبه مستمرة تتيح إجراء تحليلات على الإنترنت في الميدان. يستخدم هذا الجهاز إجراء معايرة في الاختبار يتطلب معايرة متكررة نسبياً. تفاصيل هذه المقالة بروتوكول معايرة لهذا TOA شبه المستمر ويقدم أداة البرمجيات مفتوحة المصدر لتحليل البيانات والتحديد الكمي الصارم ة مونتي كارلو من عدم اليقين. وتجدر الإشارة إلى أن أداة البرمجيات تتضمن وسائل جديدة لتصحيح الانجراف في الأجهزة وتحديد وقياس عدم اليقين في نقطة الانقسام بين OC/EC. وهذا تحسن كبير في تقدير عدم اليقين في برنامج الشركة المصنعة، الذي يتجاهل عدم اليقين في نقطة الانقسام ويستخدم المعادلات الثابتة للأخطاء النسبية والمطلقة (مما يؤدي عموما إلى عدم اليقين الناقص ة و غالباً ما تسفر عن نتائج غير مادية كما هو موضح في عدة مجموعات بيانات على سبيل المثال). يتم تقاسم بروتوكول المعايرة المثبت وأداة البرمجيات الجديدة التي تمكن من التحديد الكمي الدقيق للشكوك المجمعة من المعايرة والتكرار ونقطة تقسيم OC/EC بهدف مساعدة الباحثين الآخرين في تحقيق أفضل قياسات OC، EC، وكتلة الكربون الكلي في عينات الهباء الجوي.

وتُعرض النتائج التمثيلية لمعايرة أداة OCEC باستخدام بيانات المعايرة المثلالتي حصل عليها المؤلفون، المبينة في الجدول 1. هنا، يتم استخدام معايرة من ست نقاط، يتم الحصول عليها باستخدام البرامج المتقدمة واتباع مثال الشركة المصنعة في دليل الصك18. وترد النتائج في الشكل 2. الشكل 2 يعرض نتائج الانحدار الخطي على بيانات المعايرة ضمن إطار MC. تتوافق النقاط السوداء مع الفاصل الزمني للثقة 2י لكل نقطة من نقاط المعايرة الست — أي كتلة الكربون في السكروز المودع على المحور الأفقي والمساحة الإجمالية المبلغ عنها بواسطة الأداة (العمود 2 من الجدول 1)على المحور الرأسي. تمثل المنطقة المظللة الحمراء CI 2י من الانحدار الخطي استناداً إلى نقاط بيانات المعايرة الست غير المؤكدة - نقطتان لكل منهما 0 و5 و10 ميكرولتر من محلول السكروز (العمود 1 من الجدول 1). يتم تحديد متوسط كتلة الكربون التي يتم حقنها أثناء CH4-loopضمن طريقة MC. لكل رسم MC (2×107 في هذا المثال)، يتم اقتران منطقة معايرة معشاة (استناداً إلى توزيع متوسط مناطق المعايرة من العمود 3 من الجدول 1)بالنموذج الخطي غير المؤكد للحصول على تقدير MC لـ CH4-loop كتلة الكربون. تتوافق المناطق المظللة الزرقاء الأفقية والرأسية مع الـ 2 درجة مئوية لمنطقة المعايرة المتوسطة وثابت المعايرة الكتلية من تحليل MC. وترد تقديرات MC لبيانات المعايرة هذه في الرسم البياني للمؤامرة المبعثرة في الشكل 2ب. وقد أسفرت مجموعة البيانات هذه عن ثبات معايرة قدره 18.49 ميكروغراممئوية ± 2.78%.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td colspan="3">بيانات المعايرة</td>
		</tr>
<tr>
<td>حجم محلول السكروز[μL]</td>
			<td>"المجموع" NDIR المنطقة [-]</td>
			<td>"معايرة" NDIR المنطقة [-](CH 4-loop)</td>
		</tr>
<tr>
<td>0</td>
			<td>3041</td>
			<td>31297</td>
		</tr>
<tr>
<td>5</td>
			<td>38229</td>
			<td>31281</td>
		</tr>
<tr>
<td>5</td>
			<td>37321</td>
			<td>32056</td>
		</tr>
<tr>
<td>10</td>
			<td>72472</td>
			<td>31435</td>
		</tr>
<tr>
<td>0</td>
			<td>1589</td>
			<td>31583</td>
		</tr>
<tr>
<td>10</td>
			<td>72914</td>
			<td>30926</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="3">
تركيز اسمي قدره 4.148 ± 0.022 غرامC/Lعند 25 درجة مئوية</td>
		</tr>
</tbody></table>الجدول 1: بيانات المعايرة التمثيلية. بيانات معايرة تمثيلية تحتوي على فراغين ومقياسين لكل منهما بـ 5 ميكرولتر و10 ميكرولتر من محلول السكروز، بما يتفق مع مثال الشركة المصنعة في دليل الأدوات18.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59742/59742fig2.jpg"> الشكل 2: نتائج المعايرة التمثيلية. (أ)نتائج تراجع MC لمجموعة بيانات معايرة من ست نقاط حصل عليها المؤلفون. يتم تمثيل بيانات المعايرة مع عدم اليقين 2י بواسطة مربعات سوداء ويظهر CI 2י من الانحدار الخطي في المنطقة المظللة الحمراء. يماثل الشريط أفقيّة زرقاء إلى ال [2][س] من ال [نر] يعني منطقة أثناء ال [ك] [4-لوبس] ("معايرة مناطق"),أيّ يكون زوّجت مع الانحدار غير متأكّد خطيّة أن ينتج ال [2] [س] من الكتلة معايرة ثابتة (يمثّل بالأزرق عموديّة شريط). (ب)رسم بياني للحرف المبعثرة يمثل بيانات المعايرة المحسوبة MC؛ ثابت المعايرة الكتلية على المحور الأفقي ومنطقة المعايرة المتوسطة على المحور العمودي. في هذا مثال كان حالة عدم يقين في الكتلة معايرة ثابتة تقريبا 2.78%. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59742/59742fig2large.jpg" target="_blank">الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
ويرد تحليل تمثيلي للبيانات باستخدام البرمجيات المتقدمة لقياس الانبعاثات الكربونية من مولد سخام مختبري (MiniCAST 5201 Type C) يحرق وقود البروبان المخفف بالنيتروجين29. وترد في الشكل 3أ و و و و و و و و و و و و و و و و وووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووو الشكل 3(ب)،على التوالي. وفي هذا المثال، يقدر عدم اليقين في نقطة الانقسام باستخدام تقنية "انخفاض الإنتوه" الموصوفة أعلاه التي طورها المؤلفون. وقد تم تحديد الانخفاض الحرج في التوهين كمياً حيث بلغ 1.342% مما أسفر عن عدم يقين من نقطة الانقسام بنسبة 4.50% من كتلة التعاون التقني. ويرد في الجدول 2موجز للنتائج الرئيسية لهذا التحليل - إحصاءات كتلة الكربون والتوزيعات اللاحقة الأفضل ملاءمة -
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59742/59742fig3.jpg"> الشكل 3: بيانات التحليل التمثيلي. (أ)رسم حراري لقوة الليزر قياس OCEC، إشارة NDIR، المطلوب (مجموعة)، وقياس (الفعلية، والعمل.) درجة حرارة الفرن. (ب)مؤامرة التوهين مقابل الكربون المتطور (AVEC) المقابلة للرسم البياني المقدم. تتوافق النقاط مع البيانات الفورية التي تم الإبلاغ عنها عند 1 هرتز، مع تحديد نقطة تمثل درجة حرارة الفرن الأمامي الفوري (فلتر). يتوافق الخط الأسود الأفقي مع التوهين بالليزر الأولي (بعد الحصول على العينة وقبل التحليل الحراري) المستخدم في تحديد نقطة الانقسام، في حين أن الخط الأحمر الأفقي يتوافق مع انخفاض بنسبة 1.342٪ في الليزر الأولي التوهين المستخدمة لتقدير عدم اليقين في نقطة الانقسام. تمثل المنطقة الرمادية المظللة CI 2י من نقطة الانقسام لهذا التحليل، الذي هو ما يقرب من 4.50٪ من كتلة TC. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59742/59742fig3large.jpg" target="_blank">الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>نوع الكربون</td>
			<td>يعني الشامل [ميكروغرامC]</td>
			<td>2י عدم اليقين من بيانات MC</td>
			<td>أفضل المناسب التوزيع(أ)</td>
		</tr>
<tr>
<td>العضويه الكربون (OC)</td>
			<td>26.94</td>
			<td>-21.3% +22.2%</td>
			<td>N(26.94, 2.925)</td>
		</tr>
<tr>
<td>عنصري الكربون (EC)</td>
			<td>93.11</td>
			<td>-9.98% +10.4%</td>
			<td>Γ(385.7, 0.2414)</td>
		</tr>
<tr>
<td>مجموع الكربون (TC)</td>
			<td>120.05</td>
			<td>-8.32% +8.40%</td>
			<td>N(120.1, 5.014)</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="4">
(أ) عادي: N (μ، و) ؛ غاما: Γ(a, b[scale])</td>
		</tr>
</tbody></table>الجدول 2: النتائج التمثيلية لكتلة الكربون. MC-حساب OC, EC, وTC الجماهير للبيانات على سبيل المثال المرسومة في الشكل 3 مع عدم اليقين 2י في نقطة الانقسام من 4.50%, المقابلة لانخفاض 1.342% في التوهين الليزر الأولي. المدرجة هي متوسط و2י الشكوك من البيانات MC، بالإضافة إلى التوزيعات الخلفية أفضل المناسب.

Watch this Scientific Journal Video about Split Point Analysis and Uncertainty Quantification of Thermal-Optical Organic/Elemental Carbon Measurements at JoVE.com

Split Point Analysis and Uncertainty Quantification of Thermal-Optical Organic/Elemental Carbon Measurements

تقدم هذه المقالة أداة بروتوكول ية وبرامج لتحديد كمية عدم اليقين في معايرة وتحليل البيانات لمحلل كربون عضوي/عنصري حراري شبه مستمر.

تحليل نقطة الانقسام وعدم اليقين القياس الكمي للقياسات الكربونية العضوية/عنصري الحرارية البصرية

Researchers from myriad fields frequently seek to quantify and classify concentrations of carbonaceous aerosols as organic carbon (OC) or elemental carbon ...

وتعالج هذه الأداة من البروتوكولات والبرامج التحديات الرئيسية في التحديد الكمي بدقة وفي تقليل مصادر عدم اليقين في القياس في محلل الكربون الحراري/البصري الشائع الاستخدام. هذه التقنية تنظر في جميع مصادر عدم اليقين القياس بما في ذلك معايرة الأداة وتقدير نقطة الانقسام ونشر هذه الشكوك إلى كتل الكربون قياسها من خلال طريقة شاملة مونتي كارلو. تم تصميم OCECgo حاليًا للواجهة مع أداة معينة.ومع ذلك، نأمل أن يتم توسيع نطاق هذا البروتوكول وأداة البرمجيات لتطبيقها على جميع المحللين الكربون الحرارية / البصرية المتاحة تجاريا. عند استخدام هذه التقنية لأول مرة، يجب على المستخدمين إجراء معايرات متعددة لتقدير إمكانية تكرار تنفيذهم الفردي للبروتوكول. لتثبيت مرشحات كوارتز جديدة لإعداد محلل الكربون العضوي الأساسي للمعايرة، افتح لوحة الوصول وأزل كفن الليزر.لإزالة كاشف الصور، قم بتخفيف الجوز الأبيض من POM خلف كاشف الصور وفصل الأنبوب المعدني المناسب على الجانب الأيسر من جهاز photodetector. ثم، حرك مسكن ضوئي قبالة من الكوارتز إدراج ووضع السكن في الجزء السفلي من الصك. لإزالة الكوارتز إدراج، وتخفيف الجوز بوم الأبيض عقد الكوارتز إدراج في مكان وشريحة الكوارتز إدراج الخروج من تركيب POM.ثم، بقية الكوارتز إدراج على نسيج خال من الوبر على سطح مستو. لتثبيت المرشحات، استخدم أولاً أداة إزالة المرشح لإزالة فلاتر الكوارتز الموجودة والتخلص منها. بعد ذلك، ضع فلتر كوارتز كبير جديد على نسيج خال من الوبر على سطح مستو واستخدم أداة التصفية لكمة مرشح واحد.باستخدام ملاقط نظيفة، وإزالة مرشح من لكمة ووضع مرشح ضد تركيب POM لإدراج الكوارتز، بحيث سطح محكم من مرشح تواجه بعيدا عن الفرن. ثم، استخدم الكوارتز إدراج لشريحة تصفية الكوارتز في المناسب حتى يتم يجلس المرشح بالكامل ضد الفرن. بعد اللكم خارج وتثبيت مرشح المقبل في نفس الطريقة، لكمة من تصفية الكوارتز الثالث واستخدام ملاقط نظيفة لنقل هذا فلتر قارب quarts في نهاية الكوارتز إدراج.إعادة إدخال الكوارتز في الصك وإحكام اليد تشديد الجوز بوم الأبيض الذي يؤمن الكوارتز إدراج في مكان. لاستبدال ومحاذاة رأس ضوئي، قم بزلاقة مسكن المصف الضوئي إلى نهاية الكوارتز وإعادة توصيل الأنبوب المعدني المناسب على الجانب الأيسر من جهاز photodetector. من، تماما اليد تشديد كل من المكسرات بوم، استبدال كفن الليزر، وإغلاق لوحة الوصول.للحصول على نقطة معايرة، وإعداد الصك لإزالة الكوارتز إدراج كما أظهرت واتبع الشركة المصنعة إجراءات الأنابيب الموصى بها لpirate 5 أو 10 ميكرولترات من محلول السكروز. إيداع بعناية محلول السكروز على قارب quarts أقرب ما يمكن إلى نهاية إدراج وإعادة إدخال الكوارتز إلى الصك. بعد إغلاق لوحة الوصول، افتح القائمة تشغيل في برنامج العدادات وحدد "تصفية الرطب الجاف".بعد إجراء التصفية الرطب الجافة في حقل معرف العينة، أدخل وحدة التخزين السكروز المطبقة والتأكد من أن يتم تحديد ملف par بروتوكول الحرارية المطلوب وملف إخراج txt مناسب. تأكد من أن خانة الاختيار استخدام أوقات الملف عينة غير محددة، وفي القائمة المنسدلة دقائق العينة، حدد 0. تأكد من أن خانة الاختيار دورة غير محددة، ثم انقر فوق بدء التحليل، مؤكداً أن دورة تحليل واحدة فقط مطلوبة.السماح للتحليل الحراري لتنفيذ وتشغيل حتى الانتهاء. بعد الحصول على بيانات المعايرة، استخدم ملاقط نظيفة لإزالة قارب الكوارتز وإعادة تثبيت الكوارتز إدراج كما هو موضح. لإكمال ثابت المعايرة مع عدم اليقين، قم بتحميل أداة البرنامج وتأكد من أن علامة التبويب أداة المعايرة مفتوحة.وفي القسم 1 من واجهة المستخدم الرسومية، أدخل الحجم الاسمي لمحلول السكروز المطبق، والأداة المبلغ عنها، والإشارات غير المتفرقة غير المتفرقة دون الحمراء المُماثلة لمجموع الكربون، والإشارات المتكاملة للأشعة تحت الحمراء غير المُبلغ عنها في أثناء حلقة الميثان، والبيانية لبيان ما إذا كان ينبغي استخدام نقاط محددة في المعايرة. في القسم 2 من واجهة المستخدم الرسومية، تحديث الخصائص الافتراضية عدم اليقين من حل السكروز والميصة حسب الضرورة. وتأكيد العدد المطلوب من سحوبات مونتي كارلو.لتشغيل تحليل مونت كارلو لبيانات المعايرة، اضغط على السهم الانتقال في القسم 3. استخدم الأزرار في القسم 3 لحفظ النتيجة الحالية كمعايرة افتراضية وتصدير النتائج حسب الرغبة. ثم، تحديث ملف معايرة الصك مع النتائج في القسم 4.لحساب كتل الكربون وعدم اليقين، والحصول على بيانات القياس كما هو معلّم في دليل الأداة وانقر للانتقال إلى علامة التبويب مدخلات تحليل البيانات. في المقطع 1، القسم الفرعي أ، انقر فوق استعراض، وفي مربع الحوار "تحديد الملف"، حدد ملف نتائج txt التي تم إنشاؤها بواسطة الأداة لتحميل بيانات الأداة التي تم حلها من وقت. في القسم 1، القسم الفرعي ب، راجع عيّنات العيّنات وانقر لتحديد تحليل الفائدة.في القسم الفرعي ج، راجع بيانات التحليل الوصفية، ولا سيما نموذج ختم بدء العمل الزمني للتحليل. لتحديد خيارات معالجة البيانات في القسم 2، القسم الفرعي أ، حدد إجراءات تصحيح الليزر المطلوبة، وفي القسم الفرعي ب، حدد إجراء التصحيح المطلوب للكشف عن الأشعة تحت الحمراء غير التشتتية. وفي القسم الفرعي 2، القسم الفرعي ج، تأكد من بارامترات توزيع التا المعمم المبلغ عنه بالنسبة لثابت معايرة الكتلة، وخطأ تكرار المعايرة المقدر، وتحديثها حسب الاقتضاء.في القسم الفرعي d، اضغط على السهم الذهاب لإنشاء أو تحديث الرسم الحراري التحليل والتهين مقابل مؤامرة الكربون المتطورة. في القسم 3، القسم الفرعي (أ) ، حدد الإجراء المطلوب لحساب نقطة الانقسام وما يرتبط بها من عدم اليقين. في القسم الفرعي ب، اعتمادا على الإجراء المحدد لحساب نقطة الانقسام وعدم اليقين، تحديد نقطة الانقسام الاسمية، وعدم اليقين نقطة الانقسام، التوهين بالليزر الأولية، و/ أو انخفاض التوهين الحرجة، والاستفادة من التوهين مقابل مؤامرة الكربون المتطورة في القسم 4.في القسم 5، راجع دقة الأداة الاسمية والعدد المطلوب من مونتي كارلو توجه واضغط على السهم الذهاب لتشغيل تحليل مونتي كارلو. بمجرد اكتمال تحليل مونت كارلو، راجع النتائج في علامة التبويب نتائج تحليل البيانات، ثم تصدير النتائج باستخدام الزر نتائج تحليل التصدير. هنا، يتم عرض بيانات المعايرة التمثيلية من محلل الكربون الضوئي الحراري.إن التراجع الخطي لبيانات المعايرة في إطار مونتي كارلو يكشف عن الفاصل الزمني للثقة بـ 2 سيجما لكل نقطة من نقاط بيانات المعايرة. ويستند فاصل الثقة 2 سيغما من الانحدار الخطي على بيانات المعايرة غير مؤكد. لكل رسم مونتي كارلو، ويقترن منطقة معايرة عشوائية مع نموذج خطي غير مؤكد للحصول على تقدير مونتي كارلو من كتلة الكربون حلقة الميثان.ويمكن بعد ذلك تمثيل تقديرات مونتي كارلو لبيانات المعايرة هذه في رسم بياني مبعثر ينتج عنه عدم اليقين في كتلة الكربون المعايرة التي تم حقنها خلال حلقة الميثان. هنا، تتلخص القياسات التمثيلية للانبعاثات الكربونية من مولد سخام مختبري في تحليل حرارية وفي توهين مقابل مؤامرة كربونية متطورة. يمكن تقدير عدم اليقين في نقطة الانقسام هذه باستخدام واحد من ثلاثة نهج بما في ذلك تقنية تراجع التوهين رواية.هنا، يتم تلخيص النتائج الرئيسية لهذا التحليل المثال، بما في ذلك إحصاءات كتلة الكربون والتوزيعات الخلفية الأفضل ملاءمة. وفي هذه الأمثلة، تكون حالة عدم اليقين المحسوبة في كتل الكربون عموما أكبر من تلك التي أبلغ عنها الصك، حتى 280 في المائة في أشد الحالات تطرفا. تأكد من تنفيذ نفس الإجراء عند تطبيق معيار السكروز.وهذا يضمن وجود تحيز ثابت بسبب امتصاص المواد العضوية المحيطة ويساعد على تقليل عدم اليقين المعايرة. ونحن نعتقد أن هذا البروتوكول يلتقط جميع المصادر الرئيسية لقياس عدم اليقين لهذا محلل الكربون. ومع ذلك، ينبغي أن تتضمن الإجراءات التجريبية القياسية اختبارات تكرار التجربة المعنية.يجب على المستخدمين أن يحيطوا علما بوجود أشعة ليزر منخفضة الطاقة عندما يهزم التعشيق الليزر وينبغي توخي الحذر عند التلاعب التجهيزات OEM. وتسمح هذه التقنية بالكمية القوية لعدم اليقين بالقياس وقد مكنت مؤخرا من رصد التغيرية ذات الأهمية الإحصائية وامتصاص الضوء بواسطة الكربون الأسود.

Research

JoVE Journal

Environment

The Use of an Automated System (GreenFeed) to Monitor Enteric Methane and Carbon Dioxide Emissions from Ruminant Animals

The Use of an Automated System GreenFeed to Monitor Enteric Methane and Carbon Dioxide Emissions from Ruminant Animals

استخدام النظام الآلي (GreenFeed) لرصد المعوية الميثان وثاني أكسيد الكربون الانبعاثات الناتجة عن الحيوانات المجترة

Ruminant animals (domesticated or wild) emit methane (CH4) through enteric fermentation in their digestive tract and from decomposition of manure during ...

Measuring Carbon-based Contaminant Mineralization Using Combined CO2 Flux and Radiocarbon Analyses

Measuring Carbon-based Contaminant Mineralization Using Combined CO2 Flux and Radiocarbon Analyses

قياس ملوثات التعدين استنادا الكربون عن طريق الجمع بين CO<sub&gt; 2</sub&gt; الجريان والكربون المشع تحليلات

A method is described which uses the absence of radiocarbon in industrial chemicals and fuels made from petroleum feedstocks which frequently contaminate ...

The Benthic Exchange of O2, N2 and Dissolved Nutrients Using Small Core Incubations

The Benthic Exchange of O2, N2 and Dissolved Nutrients Using Small Core Incubations

بورصة القاعية من O<sub&gt; 2</sub&gt;، N<sub&gt; 2</sub&gt; والمغذيات الذائبة عن طريق الأساسية حضانات الصغيرة

The measurement of sediment-water exchange of gases and solutes in aquatic sediments provides data valuable for understanding the role of sediments in ...

Assessment of Labile Organic Carbon in Soil Using Sequential Fumigation Incubation Procedures

تقييم شخص سهل التأقلم الكربون العضوي في التربة عن طريق إجراءات متسلسل التبخير الحضانة

Management practices and environmental changes can alter soil nutrient and carbon cycling. Soil labile organic carbon, a readily decomposable C pool, is ...

Modification and Application of a Leaf Blower-vac for Field Sampling of Arthropods

تعديل وتطبيق ورقة المنفاخ-VAC لأخذ العينات مجال المفصليات

Rice fields host a large diversity of arthropods, but investigating their population dynamics and interactions is challenging. Here we describe the ...

Biofilm Removal Using Carbon Dioxide Aerosols without Nitrogen Purge

إزالة بيوفيلم عن طريق بخاخات ثاني أكسيد الكربون دون النيتروجين تطهير

Biofilms can cause serious concerns in many applications. Not only can they cause economic losses, but they can also present a public health hazard. ...

Functionalization and Dispersion of Carbon Nanomaterials Using an Environmentally Friendly Ultrasonicated Ozonolysis Process

فونكتيوناليزاشيون وتشتت المواد النانوية الكربون باستخدام عملية أوزونوليسيس أولتراسونيكاتد الصديقة للبيئة

Functionalization of carbon nanomaterials is often a critical step that facilitates their integration into larger material systems and devices. In the ...

Measurement of the Rheology of Crude Oil in Equilibrium with CO2 at Reservoir Conditions

Measurement of the Rheology of Crude Oil in Equilibrium with CO2 at Reservoir Conditions

قياس ريولوجيا النفط الخام في التوازن مع كو<sub&gt; 2</sub&gt; في ظروف الخزان

A rheometer system to measure the rheology of crude oil in equilibrium with carbon dioxide (CO2) at high temperatures and pressures is described. The ...

Quantification of Endogenous Auxin and Cytokinin During Internode Culture of Ipecac

التحديد الكمي اكسين الذاتية وسيتوكينين خلال الثقافة Internode من عرق الذهب

Adventitious shoot formation is an important technique for the propagation of economically important crops and for the regeneration of transgenic plants. ...

Use of Principal Components for Scaling Up Topographic Models to Map Soil Redistribution and Soil Organic Carbon

استخدام المكونات الرئيسية للارتقاء بمستوى نماذج الطبوغرافية لتعيين الكربون العضوي في التربة وإعادة توزيع الأراضي

Landscape topography is a critical factor affecting soil formation and plays an important role in determining soil properties on the earth surface, as it ...