碳质气溶胶形态系统模型 CASS
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碳质气溶胶形态系统模型 CASS - OC/EC 分析仪
连续 分析 of 碳质气溶胶
近乎实时 决心 OC、EC、TC、BC、%BB
采样时间 20 分钟至 24 小时
没有 特别 气体,无催化剂 和 没有 特殊石英 玻璃
崎岖 和 可靠
来源分配
双点TM – 专利 示意图
产品信息
Magee Scientific 碳质气溶胶形态系统,CASS 型,是总碳分析仪(TCA08 型)和风量计(AE33 型)的组合单元,提供了一种革命性的科学 OC/EC 分析仪,可测量 总计 碳含量(“TC”), 元素碳含量(EC), 有机碳含量(OC) 和 黑碳含量 (BC) 近乎真实的悬浮气溶胶颗粒 时间.
产品优势和好处
- 双点TM 产生与所谓的“过滤器负载效应”无关的黑碳结果的技术。
- 使用 2 个相同的流道和 2 个独立的不锈钢燃烧室连续分析总碳含量。
- 使用 2 分量模型的内置分析来区分来自化石燃料的黑碳与来自生物质燃烧的黑碳的来源分配。
- 针对 NIST 标准参考材料进行校准/验证,以通过中性密度滤光片套件数据验证数据。 该程序可以在仪器现场执行,以最大限度地延长正常运行时间并最大限度地减少费用。
- 使用燃烧室中的环境空气作为载气产生 CO2 脉冲并测量环境空气中的 TC 水平,因此不需要特殊气体和特殊石英玻璃。
- 坚固的全钢结构,以满足标准化 19 英寸机架式安装的要求。
- 易于安装和维护,可长时间自主运行
在线 TC、BC、OC/EC 确定
冥界 Magee Scientific 碳质气溶胶形态分析系统 CASS 为BC提供实时数据,与EC密切相关。 它会自动将它们与来自 TCA 的 TC 数据结合起来,以近乎实时的方式提供气溶胶碳质成分的完整表征:TC、BC(或“EC”)和 OC。 所有含碳气溶胶成分的特征在于包括一个简单的数学关系:TC = BC (EC) + OC。
实时来源分配 (%BB)
冥界 Magee Scientific 碳质气溶胶形态分析系统 CASS 仪器通过基于双组分 Aethalometer 模型的复杂内置 SW 分析实时区分黑碳化石燃料和黑碳生物质燃烧 (%BB)。
七波长操作:UV-IR,1HZ 数据
BC (‘EC’) 光学分析在从近红外 (7 nm) 到近紫外 (950 nm) 的 370 个波长下进行,产生聚四氟乙烯涂层玻璃纤维滤带上收集的气溶胶的光学吸收特性。 当达到用户可选择的负载阈值时,磁带会自动前进,通常每几个小时一次,具体取决于气溶胶浓度和气流速率。
坚固耐用的仪器,可实现更长时间的自主操作
冥界 Magee Scientific 碳质气溶胶形态分析系统 CASS 采用坚固而紧凑的设计,将 AE33 和 TCA08 装入 19 英寸机架式 CASS 外壳封装中,适用于空间有限的现场实验室常规空气质量监测应用。 CASS 可以在没有操作员注意的情况下运行更长的时间(从几周到几个月); AE33 上只需要一卷过滤带,TCA08 上只需要更换石英纤维过滤器或剥皮机。
CASS测量原理
冥界 Magee Scientific 碳质气溶胶形态分析系统 CASS 同时控制 2 台仪器的操作,即总碳分析仪 TCA08 和 Aethalometer AE33。 第一个在位于不锈钢小室内的石英纤维过滤器上以 16.7 LPM 的受控采样流速收集大气气溶胶样品。 TCA08 的默认采样时间为 60 分钟,但可以设置为 20 分钟 – 24 小时,具体取决于环境气溶胶浓度。 TCA08 仪器有 2 个相同的平行通道,球阀和螺线管通过这些通道控制气流。 通过以下操作原理启用和维持连续操作:当一个通道收集其样本时,另一个通道分析已收集的样本并在设定的时基(从 20 分钟到 24 小时)报告总碳 TC 水平。 收集过滤器后,两个快速加热元件在经过过滤的环境空气的小“分析”流中瞬间燃烧样品。 这会将所有含碳化合物转化为 CO2 并产生一个短而大的 CO 脉冲2 在传递到 NDIR CO 的分析流中2 探测器。 CO的本底水平2 在加热循环期间的环境空气中,在加热循环之前和之后确定,提供测量燃烧脉冲所依据的基线。 公司2 对基线上的浓度进行积分以给出样品的总碳 (TC) 含量。
与 TCA08 并行,CASS 仪器还在 33 Hz 时基上使用 AE1 执行 BC/EC 监测,在从近紫外 (7 nm) 到近红外范围 (370 nm) 的 950 个波长上执行光学衰减分析,以表征黑色碳 (BC/EC) 气溶胶积聚在 Teflon 涂层的玻璃纤维过滤带上。 Aethalometer AE33 以 2 – 5 LPM 的流速将样品气流吸入过滤带。 气溶胶被收集在胶带上的两个点上,并由多波长光源照射。 探测器通过胶带的未曝光部分测量相对于参考的气溶胶吸收成分的光衰减。 在定义的时基(1 秒或 60 秒)上,AE33 将此 BC/EC 数据报告给 TCA08。 BC/EC 数据与 TC 一起包含在一个简单的数学公式 (TC = BC (EC) + OC) 中,以在与 TC 水平相同的时基上推导出 OC 水平。
我们的业务
- 电源电压:100-240 V~,50/60 Hz
- 最大功耗:对于 TCA08 600 W(加热器 400 W,采样泵 100 W,分析流量泵 25 W)和 AE33 90 W(平均 25 W)
- 气流:对于 TCA08 样品气流 16.7 LPM(分析气流 0.5 LPM); AE33 样品气流从 2-5 LPM
- 时间分辨率:60 分钟(默认)和用户可选的 20 分钟到 24 小时(TCA08)和用户可选的 1 秒或 60 秒(AE33)
环境运行条件
- 室内使用、机架或台式(仪器)
- 海拔高度:最高 3000 m,带有 AE33 的内置泵。 可根据要求使用外部泵在非常高的高度增加流量。
- 温度范围:10-40摄氏度(仪器)
- 相对湿度范围:非冷凝(注意是 必要 如果仪器位于寒冷(空调)环境中,则防止潮湿的室外样品空气凝结。)
分析性能
- TCA 灵敏度:0.5 μg C/m³ 在 60 分钟采样时基和 16.7 LPM 采样气流
- AE33 灵敏度: 0.03 μg/m³ 在 1 分钟和 5 LPM
机械规格
- CASS 提供标准 19''/9U,机架安装,由金属板制成
- 外形尺寸:X 78 48 57厘米×
- 重量:89公斤
- 入口管道要求:总碳分析仪 (TCA) 底盘和入口管道的最小总高度为 1.20 m。 请参阅 TCA08 规格下的详细信息
连接器
TCA08 连接器:
采样气流:
- 入口:内径 14 毫米,外径 18 毫米,定制连接器。 见图2。
- 出口:.1/4”NTPF
分析气流:
- 入口:1/8''' NTPF
- 插座:(内部,未带至面板连接器)
通讯:
- 6x COM、4x USB 2.0、1x USB 3.0、3x 电源 USB、以太网
AE33 连接器:
采样空气:
- 入口/出口类型 – ¼” NTPF
- 通讯:3x USB type A, 3x COM, 1x Ethernet
用户界面
CASS用户界面:
- 2 个 8.4 英寸 SVGA 显示屏,带 LED 背光
- 基本控制:触摸屏
- 可选控制:标准PC键盘和鼠标
- 红、黄、绿状态
出版刊物
选项 | 作者 | 出版物 | 出產年份 | Link |
---|---|---|---|---|
德里市城市场地细颗粒无机和有机成分的实时来源分配:一种基于物联网的方法 | J. 普拉卡什等人。 | 大气污染研究,第 12 卷,第 11 期,2021 年 101206 月,XNUMX | 2021 | Link |
光学和热方法的概述 碳质气溶胶的表征 | D. 马萨博等人。 | La Rivista del Nuovo Cimento (2021) https://doi.org/10.1007/s40766-021-00017-8 | 2021 | 下载 |
用于测量的新 TC-BC 方法和在线仪器 含碳气溶胶 | M. Rigler 等。 | 大气。 测量。 技术。 讨论。,https://doi.org/10.5194/amt-13-4333-2020 | 2020 | 下载 |
Rigler (2017) 新总碳分析仪的离线验证 | M. Rigler 等。 | 海报 | 2017 | 下载 |
含碳气溶胶(OC/EC)观测新方法对比分析 | 邓峰,倪,等阿尔。 | 中国环境科学, 2020, 40 (12): 5191-5197 | 2020 | 下载 |
与CAS相关的视频
Magee Scientific 总碳分析仪 TCA08 型
Tony Hansen 博士(Magee Scientific Co.)关于黑碳和 Magee Scientific Aethalometer®
如需更多视频内容,请访问 AE33 和 TCA08 的 Magee Scientific YouTube 频道或视频标签。
配件
Magee Scientific 提供配件和日常用品。 请联系我们的销售团队讨论您的具体需求。
BGI TETRACAL® 气流校准器
BGI 'TetraCal'® 是一种易于使用、NIST 可追溯的体积气流、大气压力和环境温度标准。 TetraCal 是一种基于文丘里管的系统,具有对环境温度和压力变化的内置补偿。 TetraCal® 可以直接连接到 TCA08 或 AE33 以对仪器进行气流校准。
PM2.5 锐切气旋 (SCC)
Sharp Cut Cyclone (SCC) 旨在取代 US EPA WINS Impactor 以进行 PM2.5 采样。 它已被证明优于 WINS,因为它是一种干式系统,不需要频繁清洁。 由于颗粒物的形态采样不受 EPA FRM 管理,因此可以自由使用 SCC。
- 在 2.5 LPM 时的粒度切割 PM16.67
- 环境 PM2.5 采样
- 室内空气质量采样
- 形态抽样
气象站传感器
我们用于测量气温、压力、相对/绝对湿度、风速和风向的全新气象站传感器系列包括:
1. GMX300 环境气象传感器是一种组合式仪器,安装在三个双百叶窗式自然吸气辐射防护罩内,没有移动部件。 它测量空气温度、湿度和压力。
2.GMX200是风速风向超声波传感器,增加了电子罗盘,提供视风测量。
3. GMX500 是一个紧凑型气象站(带有温度、压力、湿度、风速和风向传感器)。
欲了解更多信息,请参阅以下手册:
重要提示:这些传感器将通过计划于 2021 年 XNUMX 月进行的新 CASS SW 更新启用。
样品流干燥器
烘干 强烈建议使用气溶胶样品流,以提供准确的测量数据并保护水冷凝设备。
在炎热潮湿的地方,环境样本空气中的水蒸气含量可能非常大。 这可能会导致 BC 测量不准确——但更严重的是,有可能 水凝结 仪器内部,这可能导致永久性损坏。 这个问题是通过使用我们的 样品流干燥器.
水与气溶胶物质的相互作用改变了它们的物理特性。 因此,世界气象组织建议所有气溶胶测量应在相对湿度为 40% 或更低的条件下进行(WMO/GAW 2003;Wiedensohler,2014)。
许多位于炎热潮湿地区的车站都装有空调。 如果室内空调温度 Ta 相当于或低于露点(冷凝温度)Td 在外部环境空气中,水会在管道中和仪器内部凝结。 这不仅会使数据完全无效,还会对仪器造成永久性损坏。
冥界 Magee Scientific 样品流干燥器 使用半透 Nafion 膜从入口流中去除水蒸气。 该膜选择性地吸收空气流中的水蒸气分子,并将它们传送到膜另一侧的空间,使用真空泵将其保持在低绝对压力。
冥界 Magee Scientific 样品流干燥器 可以在 14 LPM 的流速下将露点温度降低多达 5 摄氏度。 该设备是独立的、自动的,并包括一个显示输入和输出湿度特性的显示屏。 数据线可以连接到 AE33 型风速计,将温度和湿度数据合并到风速计的数据文件中。
冥界 Magee Scientific 样品流干燥器 可以去除入口流中的水蒸气 气溶胶 仪器,而不仅仅是 Aethalometer。
中性密度光学验证套件
中性密度滤光片套件可验证光度检测器的重现性。
光学性能 Magee Scientific Athalometer® AE33型 可以通过现场验证 '中性密度滤光片套件,' 由四个包含精密玻璃的精密光学元件组成,其吸光度可追溯到由国家机构(如 NIST(美国)、NPL(英国)、BIPM(欧盟)等)维护的主要光度标准。软件例程测量所有波长和将测试期间的分析与原始参考值进行比较。 这验证了 Aethalometer 基本光学衰减测量的可重复性。
过滤带
冥界 Magee Scientific Athalometer® AE33 型在专有的过滤带上收集样品,该过滤带由涂有 PTFE/PET 的玻璃纤维制成,并支撑在机械背衬上以便在仪器中传输。 当点达到预设的加载密度时,磁带前进以创建新的点。 每卷胶带为 10 m。 持续时间从几周到几个月不等,具体取决于采样大气中 BC 的平均浓度和所选的操作流量。
尺寸选择入口
环境大气包括空气动力学尺寸较大的悬浮颗粒,例如花粉、灰尘等。这些颗粒的吸光性不强,因此不会干扰 Aethalometer® 分析; 然而,长时间使用后,内部光学器件中的灰尘沉积会降低性能。 为了排除大颗粒并分析已知的可吸入粒径分数,我们建议使用尺寸选择性入口,旨在排除空气动力学尺寸大于指定样品空气流速下指定切割点的颗粒。 我们提供由 BGI(美国)设计、现在由 Mesa Labs(美国)制造的“Sharp-Cut Cyclones”。 这些入口通常在入口点直接连接到样品入口管,并安装在更靠近 Aethalometer 的线上。
PM2.5 入口
BGI 型号 SCC-1.828。 在 2.5 LPM 的样品流速下提供 5µm 的切割点。
PM1/2.5 入口
BGI 模型 SCC-1.197。 在 2.5 LPM 的样品流速下提供 2µm 的切割点或在 1 LPM 的样品流速下提供 5µm 的切割点。
PM1 入口
BGI 型号 SCC-0.732。 在 1 LPM 的样品流速下提供 2µm 的切割点。
BGI 'Mini-PM' 入口套件
BGI 'Mini-PM' 入口套件提供冲击射流插件,以在 10 LPM 的流速下运行时提供 TSP、PM-4、PM-2.5、PM-1 和 PM-5 的尺寸选择功能。
关于 CASS 的一般问题 - 它由 TCA08 和 AE33 组成,因此下面的常见问题解答与单独的仪器子单元有关。
黑碳是燃料不完全燃烧产生的主要污染物。 它与有毒和致癌化合物的关联使其成为与不利健康影响最相关的第一大污染物种类。 它对光的吸收使其成为仅次于 CO1 的第二大气候强迫剂。 与 CO2 的排放量与燃料的碳含量直接相关,不同的是,从一个燃烧源到另一个燃烧源,BC 的排放量可能相差几个数量级。 最后, BC 的排放 无法预测,必须测量.
Aethalometer 在过滤带上现场收集气溶胶颗粒。 从一侧照射光斑,在另一侧测量透射光。 过滤器的空白、未加载部分用作参考。 “光衰减”“ATN”是光吸收的量度,与现场吸收材料的密度成正比。 ATN 增加的速度与吸收材料的积累速度成正比。 知道样品空气流速,计算空气流中的浓度。 该分析在多个光波长下进行,因为某些气溶胶物质可能在较短波长下具有增强的光吸收。
Aethalometer 在过滤带上收集气溶胶 - 但气体会通过它。 气溶胶“黑碳”是唯一在 880 nm(红外线)处具有非常强光吸收的物质。 一些有机气溶胶的化合物——例如“棕色碳”和生物质烟雾——可能在较短的波长下吸收得更强烈。 Aethalometer 分析 7 个波长,可以区分“柴油”排放和“木烟”。
Aethalometer 测量透射过样品收集点的光相对于透射过作为参考的胶带空白部分的光强度的衰减。 该比率与源的绝对强度无关。 因此,光源强度的变化是无关紧要的,光源强度永远不需要调整或校准。
即使光源的输出强度发生变化,ATN 测量也不受影响,因为它是两个信号的比值。 Aethalometer 中的光源是一组 LED 芯片,其工作功率远低于其最大额定功率。 因此,预计这些 LED 光源几乎可以无限期使用。
离线验证很重要 (1) 确认简化的总碳分析仪 08 方法和 (2) 将环境样品的离线分析与标准化的 OC/EC 方法进行比较。 新仪器不使用玻璃室、高纯度气体和通过 MnO2 氧化的催化剂。 使用不同蔗糖溶液和环境过滤器冲孔进行的实验表明,我们在没有玻璃、气体和催化剂的情况下实现了近 100% 的高效燃烧。
是的我们做了。 在卢布尔雅那,城市背景位置,我们表明在线 TC-BC 方法等效于标准化的 OC/EC 方法。
我们在每个腔室中使用两个带有加热丝的加热模块。 这样,我们可以快速加热过滤器到
900oC.
为了使燃烧过程尽可能高效,我们开发了一个两阶段加热热协议。 首先,打开下部加热器(解析流向上下方向,见图 3),迅速加热到 900oC. 这样,我们确信通过下部加热器的所有 OC 蒸汽都转化为 CO2。 下加热器达到 900 后oC、打开上部加热器,所以过滤器上的所有东西都真正燃烧了。
这些在仪器在线测量时使用。 例如,当 CH1 在过滤器上采样 PM 时,CH2 对先前收集的 PM 进行分析。 在采样时基结束后,切换流。 现在,CH1 正在分析以前收集的 PM,CH2 正在对新材料进行采样。 这样,我们在测量中实现了几乎为零的“死区时间”。