Aerosolin nopea hapetus laminaarisessa läpivirtauskammiossa
Simonen, Pauli (2015)
Simonen, Pauli
2015
Teknis-luonnontieteellinen koulutusohjelma
Luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Natural Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2015-06-03
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201505271423
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201505271423
Tiivistelmä
Ilmakehä on hapettava ympäristö. Hapetusreaktioiden seurauksena ilmakehään emittoituneet kaasut voivat osittain siirtyä hiukkasfaasiin, jolloin muodostuu sekundääristä hiukkasmassaa.
Tämän diplomityön tarkoituksena oli tarkastella läpivirtauskammioiden toimintaa sekundäärisen hiukkasmassan muodostumisen tutkimisessa. Läpivirtauskammiot mahdollistavat ilmakehän useita päiviä kestävän hapetuksen simuloinnin lyhyessä ajassa. Kirjallisuusselvityksen perusteella läpivirtauskammiossa muodostunut sekundäärinen hiukkasmassa vastaa monilta ominaisuuksiltaan ilmakehässä muodostunutta sekundääristä hiukkasmassaa, vaikka kammion olosuhteet eroavatkin huomattavasti ilmakehän olosuhteista.
Työn pääpaino oli TTY:n aerosolilaboratorion oman läpivirtauskammion TSARin ominaisuuksien karakterisointi. Mittausten perusteella virtaus TSARissa on lähes laminaarinen ja hiukkashäviöt ovat pieniä. Lisäksi TSARin hapetinaltistusta voidaan kontrolloida, ja maksimissaan saavutetaan altistus, joka vastaa noin viikon hapettumista ilmakehässä. Virtauksen laminaarisuuden ja nopean vasteajan takia TSARilla on mahdollista mitata sekundäärisen hiukkasmassan muodostumista myös nopeasti muuttuvissa päästölähteissä. Muilla läpivirtauskammioilla ei ole tehty tällaisia mittauksia, ja useimmilla se ei ole mahdollistakaan niiden epälaminaarisen virtauksen takia. Atmosphere is an oxidative environment. Some gases emitted to the atmosphere go through oxidation reactions and the reaction products may transfer to the particle phase. The mass transferred from gas to particle phase is called secondary aerosol mass.
The aim of this thesis was to study flow tubes in secondary aerosol research. Flow tubes can be used to simulate oxidation that takes several days in the atmosphere so that the simulation takes only few minutes. The literature survey made in this work shows that the secondary aerosol formed in a flow tube resembles in many ways the secondary aerosol formed in the atmosphere, even though the conditions in flow tubes are remarkably different to the conditions in the atmosphere.
The main part of this thesis was to characterize a flow tube called TSAR which is developed at the aerosol laboratory of TUT. Based on the measurements, the flow in TSAR is nearly laminar and particle losses are small. In addition, the oxidant exposure in TSAR can be controlled and the maximum exposure is equivalent to the oxidation that takes place in the atmosphere in approximately one week. Because of the laminarity of the flow and fast response time, TSAR can be used to measure the formation of secondary aerosol also in rapidly changing emission sources. This kind of measurement has not been done with other flow tubes, and for most of them it is not even possible because of their nonlaminar flow.
Tämän diplomityön tarkoituksena oli tarkastella läpivirtauskammioiden toimintaa sekundäärisen hiukkasmassan muodostumisen tutkimisessa. Läpivirtauskammiot mahdollistavat ilmakehän useita päiviä kestävän hapetuksen simuloinnin lyhyessä ajassa. Kirjallisuusselvityksen perusteella läpivirtauskammiossa muodostunut sekundäärinen hiukkasmassa vastaa monilta ominaisuuksiltaan ilmakehässä muodostunutta sekundääristä hiukkasmassaa, vaikka kammion olosuhteet eroavatkin huomattavasti ilmakehän olosuhteista.
Työn pääpaino oli TTY:n aerosolilaboratorion oman läpivirtauskammion TSARin ominaisuuksien karakterisointi. Mittausten perusteella virtaus TSARissa on lähes laminaarinen ja hiukkashäviöt ovat pieniä. Lisäksi TSARin hapetinaltistusta voidaan kontrolloida, ja maksimissaan saavutetaan altistus, joka vastaa noin viikon hapettumista ilmakehässä. Virtauksen laminaarisuuden ja nopean vasteajan takia TSARilla on mahdollista mitata sekundäärisen hiukkasmassan muodostumista myös nopeasti muuttuvissa päästölähteissä. Muilla läpivirtauskammioilla ei ole tehty tällaisia mittauksia, ja useimmilla se ei ole mahdollistakaan niiden epälaminaarisen virtauksen takia.
The aim of this thesis was to study flow tubes in secondary aerosol research. Flow tubes can be used to simulate oxidation that takes several days in the atmosphere so that the simulation takes only few minutes. The literature survey made in this work shows that the secondary aerosol formed in a flow tube resembles in many ways the secondary aerosol formed in the atmosphere, even though the conditions in flow tubes are remarkably different to the conditions in the atmosphere.
The main part of this thesis was to characterize a flow tube called TSAR which is developed at the aerosol laboratory of TUT. Based on the measurements, the flow in TSAR is nearly laminar and particle losses are small. In addition, the oxidant exposure in TSAR can be controlled and the maximum exposure is equivalent to the oxidation that takes place in the atmosphere in approximately one week. Because of the laminarity of the flow and fast response time, TSAR can be used to measure the formation of secondary aerosol also in rapidly changing emission sources. This kind of measurement has not been done with other flow tubes, and for most of them it is not even possible because of their nonlaminar flow.