Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/8672
Title: Measurement of non-volatile particle number size distribution
Other Titles: Μέτρηση της κατανομής μεγέθους αριθμού μη πτητικών σωματιδίων
Authors: Γκατζέλης, Γεώργιος
Issue Date: 2015-07-21
Keywords: Thermodenuders
Non-volatilte particles
Keywords (translated): Θερμοαπογυμνωτές
Μη πτητικά σωματίδια
Abstract: A new experimental methodology was developed to measure the non-volatile particle number concentration, using a thermodenuder (TD). The TD was coupled with a high resolution time-of-flight aerosol mass spectrometer, measuring the chemical composition and mass size distribution of the submicrometer aerosol and a scanning mobility particle sizer (SMPS) that provided the number size distribution of the aerosol in the range from 10 to 500 nm. The method was evaluated with a set of smog chamber experiments and achieved almost complete evaporation (98 %) of secondary organic aerosol (SOA) as well as freshly nucleated particles, using the TD temperature of 400 C. This experimental approach was applied in a winter field campaign in Athens and provided a direct measurement of non-volatile particles from major pollution sources. During periods in which the contribution of biomass burning sources was dominant, more than 80% of the particles survived the intense heating, suggesting that nearly all biomass burning particles had a non-volatile core. These particles consisted mostly from black carbon (BC), while organic aerosol (OA) were responsible for another 40 %. Organics that survived through the TD were mostly biomass burning OA (BBOA) and oxygenated OA (OOA) that had not evaporated, contributing 90% of the organic mass concentration, while the other 10% was hydrocarbon-like OA (HOA) and cooking OA (COA). For periods that traffic contribution was dominant, mostly during the rush hour, 50-60% of the particles had a non-volatile core, while the rest evaporated at 400 0C. The remaining particles consisted mostly from BC, with an 80% contribution, while organics were responsible for another 15-20 %. Organics were mostly HOA and OOA, with a contribution of >95% to the organic mass concentration, while <5% was from BBOA and COA.
Abstract (translated): Μια νέα πειραματική μεθοδολογία αναπτύχθηκε για τη μέτρηση της συγκέντρωσης αριθμού μη πτητικών σωματιδίων, χρησιμοποιώντας εναν θερμοαπογυμνωτή. Ο θερμοαπογυμνωτής ήταν συζευγμένος με ένα υψηλής-ανάλυσης χρόνου-πτήσης φασματόμετρο μάζας (HR-ToF-AMS), το οποίο μετρούσε τη χημική σύσταση και τη κατανομή μεγέθους μάζας των υπο-μικρομέτρου αεροζόλ και ένα σαρωτή κινητικότητας μεγέθους σωματιδίων (SMPS) που παρείχε τη κατανομή μεγέθους αριθμού των αεροζόλ στο εύρος απο 10 έως 500 nm. Η μέθοδος αξιολογήθηκε με μια σειρά πειραμάτων σε θάλαμο προσομοίωσης ατμόσφαιρας και πέτυχε σχεδόν πλήρη εξάτμιση (98 %) των δευτερογενών οργανικών αεροζόλ (SOA), καθώς και φρέσκων σωματιδίων προερχόμενων απο πυρηνογένεση, χρησιμοποιώντας το θερμοαπογυμνωτή στη θερμοκρασία των 400 °C. Αυτή η πειραματική προσέγγιση εφαρμόστηκε σε μια χειμερινή καμπάνια πεδίου στην Αθήνα και παρείχε μια άμεση μέτρηση των μη πτητικών σωματιδίων απο τις κύριες πηγές ρύπανσης. Κατά τη διάρκεια περιόδων όπου η συνεισφορά των πηγών καύσης βιομάζας ήταν κυρίαρχη, περισσότερο απο 80 % των σωματιδίων επέζησαν απο την έντονη θέρμανση, γεγονός που υποδηλώνει ότι σχεδόν όλα τα σωματίδια καύσης βιομάζας είχαν μη πτητικό πυρήνα. Αυτά τα σωματίδια αποτελούνταν ως επί το πλείστον από μαύρο άνθρακα (BC), ενώ τα οργανικά αεροζόλ (ΟΑ) ήταν υπεύθυνα για το υπόλοιπο 40 %. Τα οργανικά που επιβίωσαν έπειτα απο τη διέλευση τους απο το θερμοαπογυμνωτή ήταν κυρίως απο καύση βιομάζας (ΒΒΟΑ) και οξυγωνομένα ΟΑ (ΟΟΑ), συμβάλλοντας στο 90 % της συγκέντρωσης οργανικής μάζας, ενώ το υπόλοιπο 10 % ήταν οργανικοί υδρογονάνθρακες (ΗΟΑ) και οργανικά αεροζόλ προερχόμενα από μαγείρεμα (COA). Για τις περιόδους όπου η συμβολή της κυκλοφορίας ήταν κυρίαρχη, κυρίως κατά τη διάρκεια ωρών αιχμής, 50 έως 60 % των σωματιδίων είχαν μη πτητικό πυρήνα, ενώ τα υπόλοιπα εξατμίστηκαν στους 400 °C. Τα υπολοίποντα σωματίδια αποτελούνταν κυρίως από BC, με 80 % συνεισφορά, ενώ τα οργανικά ήταν υπεύθυνα για το 15 με 20 % της συγκέντρωσης μάζας. Τα οργανικά αποτελούνταν από ΗΟΑ και OOA, με μια συμβολή > 95 % στη συγκέντρωση οργανικής μάζας, ενώ < 5 % ήταν από BBOA και COA.
Appears in Collections:Τμήμα Χημικών Μηχανικών (ΜΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Master.Thesis.GIG.pdf1.75 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.