الهدف العام لهذا المشروع هو إنتاج مادة عضوية خاصة في الغرفة البيئية وتوصيف خصائصها الكيميائية والفيزيائية. تم بناء غرفة هارفارد البيئية لدراسة تكوين الجسيمات العضوية ورد فعل مكونات مرحلة الغاز في ظروف قريبة من الظروف المحيطة. هذه هي الذكرى العاشرة لعمليات الغرفة.
الجزء الفريد من هذه الغرفة هو تشغيله كمفاعل تدفق مختلط تماما توفير فرصة للقيام تشغيل الدولة ثابتة عبر أيام. لضمان تشغيل الدولة ثابتة، وتستخدم الغرفة نظام التغذية المرتدة للسيطرة على المعلمات غرفة هامة والحفاظ على استقرارها. يمكننا إجراء مختلف القياسات عبر الإنترنت وخارجها التي تتطلب أياما لإنهاء لأن تركيزات الغاز والأنواع مرحلة الجسيمات لا تزال مستقرة إلى أجل غير مسمى.
غرفة هارفارد البيئية، تتكون من ثلاثة أجزاء. الجزء الأول هو مناطق البذور من الأجيال ونظام توليد المركبات العضوية المتطايرة. الجزء الثاني هو الغرفة البيئية نفسها، والجزء الثالث هو أداة تحليل هذا النظام.
استخدام جزيئات البذور، في ردود الفعل في غرفة البيئة في جامعة هارفارد، هو تقنية حاسمة، والتي تسمح لجيل مستقر، من المواد العضوية مرحلة الجسيمات. نختار على وجه التحديد الأملاح غير العضوية كجزيئات البذور وفي ردود الفعل سيتم المغلفة مع المواد العضوية. نقوم في وقت لاحق بتحليل البيانات على المواد العضوية ، وبما أننا نختار الأملاح غير العضوية ، يمكن تقليل التداخل من جزيئات البذور.
واحدة من الأدوات التي نستخدمها هنا في مختبرنا، هو وقت عالية الدقة من الطيران الهباء الجوي مطياف الكتلة، أو لـ AMS قصيرة. انها أداة mercelized من قبل البحوث Aerodyne ، وتستخدم في الوقت الحاضر على نطاق واسع على حد سواء في المختبرات والدراسات الميدانية ، بما في ذلك نشر المركبات الجوية. يوفر نظام AMS قياسات في الوقت الحقيقي للتركيب الكيميائي للجسيمات غير الانكسارية، ويمكن تشغيله أيضًا في وضع يوفر معلومات عن حجم الجسيمات من خلال قياس وقت الجزيئات من الطيران.
لذلك، من خلال الجمع بين المعلومات عن حجم ومعلومات التركيب الكيميائي من الأطياف الكتلة، يمكننا الحصول على توزيعات ionomer الشامل للأيونات المقاسة. وهي الرئيسية قياس المعايير البيئية تشمل الأوزون، NO و NO2، والرطوبة النسبية، ودرجة الحرارة، والضغط التفاضلي بين الحقيبة والغرفة. تعيين المعلمات المادية للغرفة البيئية من خلال نظام التغذية المرتدة.
تعيين الضغط التفاضلي إلى أربعة باسكال أو 30 تور مصغرة. بدوره على مولد الأوزون لتوليد تدفق الأوزون عن طريق تمرير الهواء الجاف من خلال مصباح الأشعة فوق البنفسجية. تعيين معدل التدفق إلى 0.1 لتر قياسي في الدقيقة الواحدة.
تعيين الرطوبة النسبية للحقيبة إلى القيم المعينة. تعيين درجة حرارة الغرفة إلى 25 زائد أو ناقص 0.1 درجة مئوية. ربط مداخل الأدوات إلى الغرفة البيئية.
بدء البرامج التي وضعت الذاتي من خلال النقر على زر ابدأ. تحقق من البيانات في الوقت الحقيقي المعروضة على البرامج المطورة ذاتياً التي تدمج التحكم في الملاحظات. بدوره على جميع الصكوك وانتظر لهم لتسخين تماما.
قمّة كبريتات الأمونيوم في مياه عالية النقاوة في 100 ملليلتر زجاج حجمي لإعداد محلول كبريتات الأمونيوم. استخدم جهاز تفتيت لإنتاج جسيمات كبريتات الأمونيوم بمعدل تدفق قدره ثلاثة لترات قياسية في الدقيقة. تمرير تدفق الهباء الجوي من خلال نشر جفافاً إلى خفض الرطوبة النسبية إلى 10٪ تمرير تدفق الهباء الجوي من خلال شاحن ثنائي القطب وتحليل التنقل التفاضلي لحجم تحديد الجسيمات وإعداد توزيع شبه أحادية حسب التنقل الكهربائي.
استخدام حقنة لسحب ملليلتر واحد من حل ايزوبرين. شطف الحقنة ثلاث مرات مع الحل قبل الانسحاب النهائي. ضع الحقنة في حقنة حقنة
أدخل طرف الإبرة من خلال ختم مطاطي في قارورة مستديرة مقعرة. سخني القارورة إلى 90 زائد أو ناقص 1 درجة مئوية بواسطة شريط التدفئة. بدوره على حقن الحقن وتعيينه إلى قيمة مناسبة.
يتم تعديل تركيز مرحلة الغاز من السلائف لتجربة مختلفة من خلال التحكم في معدل حقن الحقن. للتجارب الطويلة، تحديث حقنة حسب الحاجة. إدخال تدفق من اثنين من اللترات القياسية في الدقيقة من الهواء النقي لتبخير وحمل بعيدا isoprene حقنها في قارورة مستديرة القاع.
تدفق الهواء كبير بما فيه الكفاية أن قطرات sessile في غيض من حقنة تتبخر بدلا من يقطر في القارورة. يؤدي الجمع بين الأيزوبرين وأشعة UV إلى إنتاج مواد عضوية ثانوية. بدء برنامج قياس الهباء الجوي وإنشاء ملف جديد بالنقر على إنشاء ملف جديد.
يتم تعيين كل معلمة كما هو موضح. تسجيل توزيعات قطر عدد من الجسيمات الخروج من الحقيبة عن طريق النقر على زر "حسنا". قياس تدفق الهباء الجوي باستخدام وقت عالي الدقة لمطياف كتلة الهباء الجوي.
ابدأ برنامج الحصول على البيانات بالضغط على الزر Acquire الموجود في الجزء السفلي الأيسر من اللوحة. يتم تسجيل أطياف الكتلة عالية الدقة من PM العضوية خلال الدورة الزمنية للتجارب. كما يتم الحصول على مجموع تركيز الكتلة العضوية.
افتح قيمة أخذ العينات من أنبوب PTFE تفلون داخل الحقيبة. تدفق العينة هو دليل على وقت تفاعل نقل البروتون من مطياف كتلة الطيران. تظهر إعدادات المعلمة لمصدر أيونات وقت تفاعل نقل البروتون لمطياف كتلة الرحلة في هذا الفيديو.
ابدأ عملية الحصول على البيانات من خلال الوصول إلى القائمة المنسدلة، Acquisition، في الجزء العلوي من برنامجك ثم الضغط على "ابدأ". سجل سلسلة الوقت من كل أيون من خلال هذا البرنامج. وقف حقن السلائف مرحلة الغاز وجزيئات بذور الهباء الجوي.
لعدة أيام، وحقن الهواء النقي باستمرار في 40 لترا في الدقيقة في كيس. تشغيل جميع الأضواء فوق البنفسجية. تعيين تركيز الأوزون إلى 600 جزء في مليار واحدة، وتحديد درجة الحرارة إلى 40 درجة مئوية.
وبهذه الطريقة، يتم الحفاظ على بيئة أكسدة عدوانية لعدة أيام لفرك الكيس. وتسجل البيانات التي تم الحصول عليها من مطياف الكتلة الهباء الجوي وتُعالج. الشروط التجريبية هي 490 PPB من ايزوبرين مع أضواء الأشعة فوق البنفسجية تشغيل لتوفير OH الراديكالية كما المؤسد.
وكان التركيز الجماعي للمواد العضوية الثانوية يتزايد في بداية التجربة وبعد حوالي أربع ساعات وصل إلى حالة ثابتة. المؤامرة تشير إلى أن الغرفة البيئية قادرة على إنتاج SOM من السلائف الغازية. يمكن دراسة تطور المركبات العضوية في مرحلة الغاز داخل الغرفة باستخدام PTRTOFMS.
وقد أجريت تجربة على سبيل المثال على أكسدة الصورة isoprene مع ما يقرب من 16 PPB من ايزوبرين يجري وضعها في الغرفة بشكل مستمر. ويبين هذا الرقم سلسلة زمنية من C4H6O + أيون واحدة من منتجات الأكسدة الرئيسية ايزوبرين التي تقاس PTRTOFMS. في بداية التجربة، لم يكن هناك ضوء الأشعة فوق البنفسجية داخل الغرفة.
في حوالي ثماني دقائق، تم تشغيل ضوء الأشعة فوق البنفسجية وكان هناك اتجاه واضح لارتفاع C4H8O +أيون. بعد حوالي 50 دقيقة ، يصل رد الفعل إلى حالة ثابتة. إن دراسات الغرف المختبرية مهمة حقاً في مجال علم الهباء الجوي أو على نطاق أوسع، علوم الغلاف الجوي، وذلك لأنها تسمح لنا بمحاكاة الظواهر الكيميائية والفيزيائية المعقدة التي تحدث في الغلاف الجوي والتحقيق فيها، بطريقة خاضعة للرقابة.
وقد ساعدت الدراسات المُخَلَلة كثيراً في تطوير فهمنا لتكوين وتطور الهباءات العضوية الثانوية على سبيل المثال، SOA، التي تشكل مكونًا مهيمنًا في المادة الجسيمية على أساس عالمي. لذا، فإن البيانات الواردة من دراسات الغرف هذه، التي تبحث في الأسئلة المتعلقة بـ SOA، قد استخدمت لتوجيه تطوير الآليات الكيميائية، كما استخدمت في تحديد البارامترات لتكوين النماذج وتطورها.
