NL1016065C2 - Method and device for measuring organic suspended particles in the air. - Google Patents

Description

Werkwijze en inrichting voor het meten van organische zwevende deeltjes in de lucht Aërosolen zijn uiterst fijne nevels van vaste of vloeibare kleine deeltjes in de 5 atmosfeer die bestaan uit anorganische stoffen (ammoniak, natriumchloride en andere zouten) of organische stoffen; de laatste (POC: "Particulate Organic Carbon") zijn meestal door toedoen van de mens in de atmosfeer terechtgekomen. Aërosolen zijn van grote invloed op de kwaliteit van het milieu, zowel door hun chemische, toxische en mutagene eigenschappen als door hun warmte-absorberende of stralingweerkaatsende 10 werking. Daarmee hebben zij belangrijke gevolgen voor de leefbaarheid van de aarde en ook voor de volksgezondheid.Method and device for measuring organic suspended particles in the air Aerosols are extremely fine sprays of solid or liquid small particles in the atmosphere consisting of inorganic substances (ammonia, sodium chloride and other salts) or organic substances; the latter (POC: "Particulate Organic Carbon") have mostly been released into the atmosphere through human activity. Aerosols have a major influence on the quality of the environment, both because of their chemical, toxic and mutagenic properties and because of their heat-absorbing or radiation-reflecting effect. They therefore have important consequences for the quality of life of the earth and also for public health.

Het meten van de organische fractie in aërosolen kan volgens de stand van de techniek geschieden met een "Ambient Carbon Particulate Monitor" (ACPM). Deze monitor werkt op basis van conventionele monsterneming met een impactor, dat wil 15 zeggen een mönstermethode waarbij een luchtstroom wordèn versneld en de deeltjes daarna op een plaat, die loodrecht-op de luchtstroom staat, worden afgevangen en analyse bestaande uit vervluchtiging, oxidatie en detectie van ontwijkend CO2 (zie G. Rupprecht et al, A New Automated Monitor for the Measurement of Particulate Carbon in the Atmosphere, Presented at: "Particulate Matter: Health and Regulatory Issues", 20 Pittsburgh, PA, 4-6 april, 1995). Nadelen van de impactor,'die in bovengenoemde referentie wordt gebruikt, zijn de adsorptie van gassen en het niet bemonsteren van aërosolen kleiner dan 0,14 pm. Hierdoor wordt de juiste hoeveelheid POC niet bepaald.The measurement of the organic fraction in aerosols can be done according to the state of the art with an "Ambient Carbon Particulate Monitor" (ACPM). This monitor works on the basis of conventional sampling with an impactor, ie a sample method in which an air flow is accelerated and the particles are then captured on a plate perpendicular to the air flow and analysis consisting of volatilization, oxidation and detection of evasive CO2 (see G. Rupprecht et al., A New Automated Monitor for the Measurement of Particulate Carbon in the Atmosphere, Presented at: "Particulate Matter: Health and Regulatory Issues", 20 Pittsburgh, PA, 4-6 April, 1995) . Disadvantages of the impactor used in the above reference are the adsorption of gases and the non-sampling of aerosols less than 0.14 µm. As a result, the correct amount of POC is not determined.

Bij de conventionele monsterneming voor POC wordt ook wel gebruik gemaakt van fijnmazige filters (Hering et al, (1990) Aerosol Sc. and Technol. 12, 200-213). Ook 25 daarbij treedt echter gasadsorptie op en anderzijds vervluchtigen lichtere organische componenten, zodat de resultaten niet betrouwbaar zijn.In the conventional sampling for POC, fine-meshed filters are also used (Hering et al., (1990) Aerosol Sc. And Technol. 12, 200-213). However, gas adsorption also occurs here and on the other hand lighter organic components volatilize, so that the results are not reliable.

Naast deze nadelen hebben de bekende methoden voor het bepalen van POC het nadeel dat deze traag zijn: een bepaling vergt vele uren tot een dag.In addition to these disadvantages, the known methods for determining POC have the disadvantage that they are slow: a determination takes many hours to a day.

Gevonden is nu dat organische aërosolen (POC) vrijwel kwantitatief (zonder 30 verlies van vluchtige componenten) uit luchtmonsters kunnen worden afgevangen, wanneer men bij de monsterneming gebruik maakt van stoominjectie. Door de kwantitatieve en ongestoorde monstemame kan het gehalte aan organische componenten vervolgens snel en nauwkeurig worden bepaald.It has now been found that organic aerosols (POC) can be captured virtually quantitatively (without loss of volatile components) from air samples if steam sampling is used in sampling. The quantitative and undisturbed sampling can then be used to determine the content of organic components quickly and accurately.

; -ajv: ·*» ) ·*' 2; -ajv: · * ») · * '2

De uitvinding heeft derhalve betrekking op een werkwijze en een inrichting voor het afvangen van organische aërosolen in de lucht, waarbij men: (a) de lucht in contact brengt met een straal stoom in een mengvat, zodanig dat het aanwezige aërosol uitgroeit, 5 (b) gegenereerde druppels scheidt van de luchtstroom, (c) van de afgevangen druppels de hoeveelheid organische stof bepaalt in een organische-stof-analysator.The invention therefore relates to a method and an apparatus for capturing organic aerosols in the air, wherein: (a) the air is brought into contact with a jet of steam in a mixing vessel, such that the aerosol present grows out, (b) ) separates generated droplets from the air stream; (c) determines the amount of organic matter from an captured droplet in an organic matter analyzer.

De inrichting volgens de uitvinding omvat: • · een luchtinlaat voor in het invoeren van een luchtmonster; 10 - een denuder voor het scheiden van wateroplosbare organische gassen en deeltjes; een mengvat dat met de denuder is verbonden en dat is voorzien van een capillair voor het inlaten van stoom; een cycloon voor het scheiden van lucht en gecondenseerd materiaal; 15 - een organische-stof-analysator.The device according to the invention comprises: an air inlet for introducing an air sample; - a denuder for separating water-soluble organic gases and particles; a mixing vessel connected to the denuder and provided with a capillary for admitting steam; a cyclone for separating air and condensed material; - an organic substance analyzer.

Een voorbeeld van de inrichting volgens de uitvinding is weergegeven op bijgaande figuur 1. De luchtinlaat (1) is bij voorkeur verbonden met een denuder (2). De functie van een denuder is het afvangen van wateroplosbare organische gassen, bijvoorbeeld ethanol, mierezuur, azijnzuur, isopreen, benzeen of tolueen, zodat deze 20 gassen van organische deeltjes kunnen worden gescheiden en de meting dus niet door gasvormige verbindingen wordt gestoord. Indien geen denuder wordt gebruikt moet voor de adsorptie van in water oplosbare gassen worden gecorrigeerd. Het scheidingsprincipe dat de denuder gebruikt is het verschil in diffusiesnelheid van gassen en deeltjes. De diffusiesnelheid is een maat voor de verplaatsingssnelheid van gassen of 25 deeltjes in de richting loodrecht op de luchtstroom. De diffusiesnelheid van gassen en deeltjes bedraagt 2*10"5 m2/s, respectievelijk, 5*1.0‘8 m2/s, zodat het verschil een factor ongeveer 400 is. In het hierboven genoemde voorbeeld van de inrichting, dat niet als beperkend moet worden gezien, is van een natte ringvormige denuder gebruik gemaakt. Een inrichting, waarbij van andere denuders zoals een parallelle plaatdenuder met platen 30 van actieve kool of platen van XAD-harsen gebruik wordt gemaakt, valt echter ook onder de uitvinding. Zoals in figuur 1 weergegeven, wordt vloeistof zoals gedemineraliseerd water of een combinatie van buffers en/of oxidatievloeistoffen vanuit een vloeistofreservoir (3), via een vloeistofinlaat (4), in de denuder geleid. Vanuit de natte denuder stroomt de lucht vervolgens verder, via een verbindingsstuk (5), naar het » 3 mengvat (6). Het mengvat is bij voorkeur schuin, bijvoorbeeld in een hoek van 45°, geplaatst voor betere menging van lucht en stoom en om het condensaat door te laten lopen. Via een stoominlaat (7) kan stoom vanuit een stoomgenerator (8) worden ingeleid. De stoominlaat bestaat uit een capillair. Zo een capillair laat alleen stoom door, 5 wanneer een kleine overdruk is opgebouwd. Deze wijze van stoomtoediening leidt tot een betere menging van stoom en lucht. Het mengvat, waarin aërosoldeeltjes door de oververzadiging met stoom tot druppels met een diameter groter dan 2 |im groeien, is aan de onderzijde via een verbindingsstuk (9) verbonden met een spiraal gevolgd door een cycloon (10), waarin de gasstroom van de gecondenseerde deeltjes wordt 10 gescheiden en, via een gasuitlaat (11), wordt afgevoerd. De aanwezige spiraal dient slechts voor de verlenging van de aangroeitijd van de aërosoldeeltjes en kan indien gewenst worden weggelaten óf door een rechte buis worden vervangen. De afgevangen deeltjes worden in een cycloon (10) afgevangen en vandaar, via een koppelvat (12), naar één of meer analysators (13) en een vloeistof-flowmeter (14) geleid. Het gebruik 15 van een koppelvat heeft drie redenen. Ten eerste zorgt het ervoor dat het monster onveranderd van de Steam-Jet Aerosol Collector (SJAC) naar de Total Organic Carbon-analysator (TOC-analysator) wordt getransporteerd. Ten tweede zorgt het voor de benodigde ontluchting van het monster en ten derde zorgt het voor een constante vloeistofstroom naar de TOC-analysator. Tussen het koppelvat en een vloeistof- · 20 flowmeter kan optioneel een debubbler (15) worden geplaatst. Deze debubbler dient voor de ontluchting van een tweede deelstroom. Deze tweede deelsfroom kah samen met de vloeistofstroom, die door de TOC-analysator wordt geleid, worden gémeten eri zo kan de totale vloeistrofstroom worden bepaald. In de TOC-analysator model 820 . Turbo wordt het monster met constante snelheid opgezogen en daarna wordt een 25 variabele hoeveelheid H3PO4 (1,5-6 mmol/ml) en een oxidator, bij voorkeur ammoniumpersulfaat (0-0,03 gew.%) toegevoegd. Het gevormde mengsel wordt vervolgens in twee stromen gesplitst. Eén van de stromen wordt naar de detéctie-eenheid voor de bepaling van anorganische koolstof (IC) geleid. Het door aanzuring vrijgekomen CO2, passeert hier een*C02-selectieve membraan, waar het C02-gehalte 30 door meting van de geleidbaarheid wordt bepaald. De tweede stroom wordt aan UV-licht blootgesteld. Hierdoor worden de aanwezige organische stoffen tot C02 geoxideerd. Het C02-gehalte wordt vervolgens in een detectie-eenheid die identiek is aan de zojuist beschreven eenheid bepaald. Het TOC-gehalte kan daarna worden 4 bepaald uit het verschil tussen de totale hoeveelheid koolstof minus de hoeveelheid anorganische koolstof (IC) (voor de werking van de TOC-analysator 800/810/820 Turbo zie Operation and Service Manual, Manual Revision J.,. Sievers Instruments Ine., 1997).An example of the device according to the invention is shown in the accompanying figure 1. The air inlet (1) is preferably connected to a denuder (2). The function of a denuder is to capture water-soluble organic gases, for example ethanol, formic acid, acetic acid, isoprene, benzene or toluene, so that these gases can be separated from organic particles and the measurement is therefore not disturbed by gaseous compounds. If no denuder is used, the adsorption of water-soluble gases must be corrected. The separation principle that the denuder uses is the difference in diffusion rate of gases and particles. The diffusion speed is a measure of the speed of movement of gases or particles in the direction perpendicular to the air flow. The diffusion rate of gases and particles is 2 * 10 "5 m2 / s, respectively, 5 * 1.0'8 m2 / s, so that the difference is a factor of approximately 400. In the above-mentioned device example, which is not to be limiting A wet annular denuder has been used, however, a device using other denuders such as a parallel plate dender with active carbon plates or XAD resin plates is also included in the invention. liquid, such as demineralized water or a combination of buffers and / or oxidation liquids, is introduced from a liquid reservoir (3), through a liquid inlet (4), into the denuder, and from the wet denuder the air then flows further via a connecting piece (5). ), to the mixing vessel (6) .The mixing vessel is preferably positioned obliquely, for example at an angle of 45 °, for better mixing of air and steam and to allow the condensate to flow through. steam can be introduced from a steam generator (8) at the inlet (7). The steam inlet consists of a capillary. Such a capillary only allows steam to pass through when a small overpressure has been built up. This method of steam administration leads to a better mixing of steam and air. The mixing vessel, in which aerosol particles grow as a result of the supersaturation with steam to droplets with a diameter greater than 2 µm, is connected at the bottom via a connecting piece (9) to a spiral followed by a cyclone (10), in which the gas stream of the condensed particles are separated and, via a gas outlet (11), discharged. The spiral present only serves to extend the growth time of the aerosol particles and can be omitted or replaced by a straight tube if desired. The captured particles are captured in a cyclone (10) and from there, via a coupling vessel (12), conducted to one or more analyzers (13) and a liquid flow meter (14). The use of a coupling vessel has three reasons. First, it ensures that the sample is transported unchanged from the Steam-Jet Aerosol Collector (SJAC) to the Total Organic Carbon analyzer (TOC analyzer). Secondly, it provides the necessary venting of the sample and thirdly, it ensures a constant fluid flow to the TOC analyzer. Optionally, a debubbler (15) can be placed between the coupling vessel and a liquid flow meter. This debubbler serves for the venting of a second partial flow. This second partial flow kah together with the liquid flow which is passed through the TOC analyzer are measured and thus the total flow of liquid flow can be determined. In the TOC analyzer model 820. Turbo the sample is sucked in at a constant rate and then a variable amount of H3 PO4 (1.5-6 mmol / ml) and an oxidizer, preferably ammonium persulfate (0-0.03 wt%) are added. The resulting mixture is then split into two streams. One of the streams is led to the inorganic carbon (IC) detection unit. The CO2 released by acidification here passes through a * CO2 selective membrane, where the CO2 content is determined by measuring the conductivity. The second stream is exposed to UV light. As a result, the organic substances present are oxidized to CO2. The CO2 content is then determined in a detection unit that is identical to the unit just described. The TOC content can then be determined from the difference between the total amount of carbon minus the amount of inorganic carbon (IC) (for the operation of the TOC analyzer 800/810/820 Turbo see Operation and Service Manual, Manual Revision J. Sievers Instruments Ine. 1997).

5 De toepassing van stoominjectie, zoals hierboven beschreven, bij de aivangst van aërosol in luchtmonsters is op zichzelf bekend. Khlystov et al., (1995) Atmospheric Environment 29,2229 hebben voor het meten van anorganische aërosolen (NH/, SO42’, NO3·, Cl') gebruik gemaakt van een "Steam Jet Aerosol Collector" (SJAC), waarin de te meten deeltjes/lucht wordt gemengd met een straal stoom die de aërosoldeeltjes doet 10 aangroeien tot een zodanige grootte (groter dan 1 pm), dat deze met een cycloon kunnen worden afgescheiden, opgevangen en geanalyseerd. In bovengenoemde referentie wordt het gebruik van een mengreservoir, een stoompot en een dubbele cycloon beschreven.The use of steam injection, as described above, in the capture of aerosol in air samples is known per se. Khlystov et al., (1995) Atmospheric Environment 29,2229 have used a "Steam Jet Aerosol Collector" (SJAC) to measure inorganic aerosols (NH /, SO42 ', NO3 ·, Cl') measured particles / air is mixed with a jet of steam that causes the aerosol particles to grow to such a size (greater than 1 µm) that they can be separated, collected and analyzed with a cyclone. The above reference describes the use of a mixing reservoir, a steam pot and a double cyclone.

In de onderhavige uitvinding wordt gebruik gemaakt van slechts één cycloon, omdat de afvangstefficiency van de cycloon is verbeterd door een hoek Van bijvoorbeeld 45° van 15 . het mengreservoir en de spiraal. Deze cycloon wordt voorgegaan door een spiraal die \ als doel heeft de aangroeitijd van de aërosoldruppels te verlengen. Dezelfde auteurs vermeldden in (1997) J. Aerosol Sci. 28 Suppl. 1, S443 en S445 het uitschakelen van . . artefacten respektievelijk het on-line analyseren van deze meting van anorganische aërosolen.In the present invention, only one cyclone is used, because the capture efficiency of the cyclone is improved by an angle of, for example, 45 ° of 15. the mixing reservoir and the coil. This cyclone is preceded by a spiral whose purpose is to extend the growth time of the aerosol drops. The same authors mentioned in (1997) J. Aerosol Sci. 28 Suppl. 1, S443 and S445 switching off. . artifacts and on-line analysis of this measurement of inorganic aerosols.

20 Een stoominjector volgens de hierboven genoemde. Steam Jet Aerosol Collector .A steam injector according to the above. Steam Jet Aerosol Collector.

blijkt in de werkwijze volgens de uitvinding goed te voldoen. Wel dienen, anders dan bij de bekende toepassing van de SJAC voor anorganische stoffen, maatregelen te worden genomen om te voorkomen dat tussen de collector en de analysator organische componenten door adsorptie aan analyse worden onttrokken. Deze maatregelen 25 betreffen in het bijzonder de materiaalkeuze van de leidingen tussen de collector en de . analysator.appears to be satisfactory in the method according to the invention. However, unlike the known use of the SJAC for inorganic substances, measures must be taken to prevent organic components from being extracted from analysis by means of adsorption between the collector and the analyzer. These measures relate in particular to the choice of material for the pipes between the collector and the collector. analyzer.

Voor de analyse van de organische componenten kan gebruik worden gemaakt van een op zichzelf staande analysator, bij voorbeeld een Total Organic Carbon (TOC) analyser (voor referentie, zie boven) of een on-line TOC 5000 van Shimadzu (zie 30 Instruction Manual Total· Organic Carbon Analyzer Model 5000A, version 4.00, Shimadzu Coorporation, Environmental Analysis Instruments Plant, Environmental Instrument Division, Kyoto, Japan).For the analysis of the organic components, use can be made of a stand-alone analyzer, for example a Total Organic Carbon (TOC) analyzer (for reference, see above) or an on-line TOC 5000 from Shimadzu (see 30 Instruction Manual Total Organic Carbon Analyzer Model 5000A, version 4.00, Shimadzu Coorporation, Environmental Analysis Instruments Plant, Environmental Instrument Division, Kyoto, Japan).

A ; ! : ' 5A ; ! : '5

Om de geschiktheid van de Steam-Jet Aerosol Collector (SJAC) voor de meting van de organische aërosol fractie te bepalen, zijn de volgende testen uitgevoerd: 1. bepaling van de afvangstefficiency van hydrofoob aërosol 2. het meten van de doorvoer van hydrofoob aërosolTo determine the suitability of the Steam-Jet Aerosol Collector (SJAC) for the measurement of the organic aerosol fraction, the following tests were carried out: 1. determination of the capture efficiency of hydrophobic aerosol 2. measuring the throughput of hydrophobic aerosol

5 3. de koppeling van de TOG-analysator en de SJAC3. the coupling of the TOG analyzer and the SJAC

4. bepaling van de detectie-efficiency van deze TOC-analysator 5. bepaling van de afvangstefficiency van semi-vluchtig materiaal 6. de reductie van adsorptie van gassen door de SJAC met een denuder 7. reductie van de instrumpntblanco 104. determination of the detection efficiency of this TOC analyzer 5. determination of the capture efficiency of semi-volatile material 6. the reduction of adsorption of gases by the SJAC with a denuder 7. reduction of the input blank 10

Deze testen zijn hieronder kort beschreven. De SJAC bleek pp de punten 1, 2, 5 en 6 geschikt voor meting van de organische fractie. De gebruikte TOC-analysator ^ bleek geschikt voor koppeling aan de SJAC (punt 4). Wel is de flow van dit instrument verlaagd. De koppeling tussen beide instrumenten is veranderd ten opzichte van eerdere 15 versies om verliezen van onoplosbaar materiaal te beperken (punt 3).These tests are briefly described below. The SJAC turned out to be points 1, 2, 5 and 6 suitable for measuring the organic fraction. The TOC analyzer used ^ turned out to be suitable for coupling to the SJAC (point 4). However, the flow of this instrument has been reduced. The coupling between the two instruments has changed compared to previous 15 versions to limit losses of insoluble material (point 3).

Korte beschrijving van de tests.Brief description of the tests.

1. De afvangstefficiency van hydrofoob aërosol 20 Voor de monstemame van aërosol kan de Steam-Jet Aerosol Collector (SJAC) ingezet worden. De organische aërosolfractie kan zowel uit hydrofoob als wateroplosbaar aërosol bestaan. Hoewel de SJAC al eerder ingezet werd voor wateroplosbaar aërosol (zie Khlystov et al., 1995), hebben wij gevonden dat deze methode ook voor hydrofoob aërosol ingezet kan worden.1. The capture efficiency of hydrophobic aerosol 20 The Steam-Jet Aerosol Collector (SJAC) can be used for the sampling of aerosol. The organic aerosol fraction can consist of both hydrophobic and water-soluble aerosol. Although the SJAC has previously been used for water-soluble aerosol (see Khlystov et al., 1995), we have found that this method can also be used for hydrophobic aerosol.

25 De test was op de volgende manier opgezet. Na de SJAC was een CPCThe test was set up in the following way. After the SJAC was a CPC

(Condensation Partiele Counter) geplaatst in de luchtstroom naar de pomp. Bij volledige afvangst zou deze lucht geen deeltjes moeten bevatten. Als testaërosol is bis(2-ethylhexyl)-sebacaat, een hydrofobe stof met de structuurformule C26H50O4, gebruikt De concentratie van het testaërosol was 3*104 cc'1 en de diameter van de mediaan was 30 kleiner dan 100 nm. Eerst werd het deeltjes-aantal gemeten zonder de stoomgeneratie van de SJAC aan te zetten, zodat 100% van het aërosol-aantal gemeten wordt. Daarna werd de stoomgeneratie aangezet. Het deeltjesaantal daalde tot minder dan 1%. De afvangst efficiency was 99±1%.(Condensation Partial Counter) placed in the air flow to the pump. At full capture, this air should not contain any particles. The test aerosol used is bis (2-ethylhexyl) sebacate, a hydrophobic substance with the structural formula C26 H50 O4. The concentration of the test aerosol was 3 * 104 cc and the median diameter was less than 100 nm. First, the particle number was measured without turning on the steam generation of the SJAC, so that 100% of the aerosol number was measured. The steam generation was then switched on. The particle number fell to less than 1%. The capture efficiency was 99 ± 1%.

66

De afvangst berust op het volgende fysische principe: bij een oververzadiging van enkele honderden procenten condenseert waterdamp op alle beschikbare oppervlakken. De chemische samenstelling heeft bij deze hoge oververzadiging geen invloed op het optreden van condensatie en druppelgroei. Het aërosol groeit uit tot druppels met een 5 diameter groter dan 2 pm en kan met een cycloon afgevangen worden.The capture is based on the following physical principle: with a supersaturation of a few hundred percent, water vapor condenses on all available surfaces. With this high supersaturation, the chemical composition has no influence on the occurrence of condensation and droplet growth. The aerosol grows into drops with a diameter larger than 2 µm and can be collected with a cyclone.

2. Doorvoer van hydrofoob aërosol2. Transit of hydrophobic aerosol

Na afvangst komt het aërosol in contact mét een groot oppervlak, eerst met het glas van de cycloon, daarna met de teflon slangen. Aan al deze oppervlakken kan verlies 10 optreden, vooral van onoplosbaar materiaal. Dat is getest met een suspensie van onoplosbaar organisch materiaal: roet. Deze suspensie werd in de SJAC gedruppeld, stroomt door de hele cycloon en wordt vervolgens onderaan opgevangen. De concentratie in deze vloeistof werd vergeleken met de initiële concentratie. Dit experiment is herhaald op met een aantal verschillende concentraties* vergelijkbaar met 15 de concentraties die in buitenluchtmonsters voorkomen, 100, 200 en 300 ppb TOC. Het materiaal werd doorgevoerd met een efficiency van 110±10%.After capture, the aerosol comes into contact with a large surface, first with the glass of the cyclone, then with the Teflon hoses. Loss may occur on all these surfaces, especially of insoluble material. This has been tested with a suspension of insoluble organic material: soot. This suspension was dropped into the SJAC, flows through the entire cyclone and is then collected at the bottom. The concentration in this liquid was compared with the initial concentration. This experiment has been repeated with a number of different concentrations * comparable to the concentrations that occur in outdoor air samples, 100, 200 and 300 ppb TOC. The material was fed through with an efficiency of 110 ± 10%.

In de teflon slangen en vooral in de siliconen koppelstukken werd na enige tijd een zwarte aanslag gevonden. De siliconenslangen in de slangenpomp kunnen verliezen opleveren. Deze materialen worden dan oók niet gebruikt in de SJAC, en zijn niet 20 gebruikt in de beschreven test. Alleen glas en metaal kunnen in contact met de monstervloeistof worden gebruikt.A black deposit was found in the Teflon hoses and especially in the silicone connectors. The silicone hoses in the hose pump can cause losses. These materials are then also not used in the SJAC, and have not been used in the test described. Only glass and metal can be used in contact with the sample liquid.

3. Koppeling van de TOC-analysator en de SJAC3. Coupling of the TOC analyzer and the SJAC

In de oorspronkelijke uitvoering was de SJAC aan het analyse-instrument 25 gekoppeld met een slangenpomp. Vanwege verliezen van onoplosbaar materiaal is dit vervangen op zo’n manier, dat de monstervloeistof niet met deze pomp in aanraking komt. Zie het schema in de figuur 1. Ook moet contact met de debubblers vermeden worden, omdat hierin contaminatie van het monster optreedt. 1 4. Detectie-efficiency van de TOC-analysator voor de organische aërosolfractieIn the original embodiment, the SJAC was coupled to the analysis instrument 25 with a hose pump. Due to losses of insoluble material, this has been replaced in such a way that the sample liquid does not come into contact with this pump. See the diagram in Figure 1. Contact with the debubblers must also be avoided, as contamination of the sample occurs in this. 1 4. Detection efficiency of the TOC analyzer for the organic aerosol fraction

Voor on-line analyse van het monster is een analysator nodig die geschikt is voor het meten van total organic carbon (TOC) in het monster. We hebben de TOC-analysator model 820 Turbo van Sievers gebruikt. Omdat deze monitor niet eerder voor 7 analyse van de organische aërosolfraetie gebruikt is, is hij hiervoor getest. Om de detectie van organische componenten te testen zijn twee typen testcomponenten gebruikt, in water oplosbaar en gesuspendeerd materiaal. De gekozen componenten zijn relevant voor aërosol in de buitenlucht.For on-line analysis of the sample, an analyzer is required that is suitable for measuring total organic carbon (TOC) in the sample. We have used the TOC analyzer model 820 Turbo from Sievers. Because this monitor has not previously been used for analysis of the organic aerosol fraction, it has been tested for this. Two types of test components were used to test the detection of organic components, water-soluble and suspended material. The components selected are relevant for outdoor aerosol.

5 Wateroplosbare testcomponenten waren organische zuren, aromatische kool waterstoffen humuszuur (6*103 UAM) en een persistente stof, EDTA. Van deze componenten werd 100% gedetecteerd.Water-soluble test components were organic acids, aromatic hydrocarbons, humic acid (6 * 103 UAM) and a persistent substance, EDTA. 100% of these components was detected.

Het gesuspendeerde materiaal bestond uit polystyreen (PS) deeltjes met een diameter van 90, 200 en 365 nm en roetzwart. De PS-deeltjes. van 90 nm werden 10 volledig gedetecteerd, van de grotere deeltjes werd slechts 20% gedetecteerd. Uit testen met buitenluchtaërosol zal moeten blijken of zulke grote onoplosbare deeltjes relevant zijn voor buitenluchtaërosol. Het roetzwart werd in het geheel niet gedetecteerd, zodat het uitgangspunt het meten van de organische fractie en niet de totaal koolstofhoudende fractie gehandhaafd blijft. , · •15 Ten slotte is de analyse van buitenlucht monsters met de Sievers vergeleken met een off-line instrument van Shimadzu. Deze meet totaal koolstofhoudend aërosol. Het resultaat van deze vergelijking gaf een recovery van 75% van het totaal koolstofhoudend materiaal met de Sievers. Omdat bekend is dat de roetzwartconcentratie 20-25% van het totaal koolstofhoudende aërosol uitmaakt, kan geconcludeerd worden dat 20 de totale organische aërosolfraetie gemeten is. Ook kan geconcludeerd worden dat onoplosbare deeltjes groter dan 90 nm niet voorkwamen.The suspended material consisted of polystyrene (PS) particles with a diameter of 90, 200 and 365 nm and carbon black. The PS particles. of 90 nm were fully detected, of the larger particles only 20% were detected. Tests with outside air aerosol will have to show whether such large insoluble particles are relevant for outside air aerosol. The carbon black was not detected at all, so that the starting point is to measure the organic fraction and not the total carbon-containing fraction. Finally, the analysis of outdoor air samples with the Sievers was compared with an off-line instrument from Shimadzu. This measures total carbonaceous aerosol. The result of this comparison gave a recovery of 75% of the total carbonaceous material with the Sievers. Because it is known that the carbon black concentration makes up 20-25% of the total carbon-containing aerosol, it can be concluded that the total organic aerosol fraction has been measured. It can also be concluded that insoluble particles larger than 90 nm did not occur.

5. De afVangstefficiency van semi-vluchtig materiaal Een van de problemen van conventionele monstemame methoden voor de organische aërosolfraetie is 25 vervluchtiging van semi-vluchtige componenten. Omdat er voor deze aërosolfraetie geen referentiemethode is, is een andere semi-vluchtige component gebruikt waarvoor er wel een is, namelijk ammoniumnitraat. De referentiemethode is een denuder filterpack. Vergelijking van de monstemameresultaten van de SJAC met. de referentiemethode levert een monstemame-efficiency van 100% op.5. The capture efficiency of semi-volatile material One of the problems of conventional sampling methods for organic aerosol fraction is volatilization of semi-volatile components. Because there is no reference method for this aerosol fraction, another semi-volatile component has been used for which there is one, namely ammonium nitrate. The reference method is a denuder filter pack. Comparison of the sampling results of the SJAC with. the reference method yields a sampling efficiency of 100%.

30 Hiermee is aangetoond dat de SJAG onderschatting door vervluchtiging tijdens monstemame voorkomt, wat gewaarborgd is door insluiting van het aërosol in waterdruppels en onmiddellijke afvangst van het condensaat.This demonstrates that the SJAG prevents underestimation due to volatilization during sampling, which is guaranteed by the inclusion of the aerosol in water droplets and the immediate capture of the condensate.

! {' | χ.[) . : «V; 8 6. Reductie van adsorptie van gassen; denuder Een ander probleem van conventionele monstemamemethoden is de adsorptie van gasvormige organische verbindingen in het monster. Om dit te verminderen wordt een natte ringvormige denuder ingezet. De efficiency van deze denuder is getest door vergelijking van de gemeten concentraties 5 met en zonder denuder in deeltjesvrije lucht. Gebruik van een denüder verminderde de gemeten concentraties met meer dan 60%.! {'| ). [). : «V; 8 6. Reduction of gas adsorption; denuder Another problem with conventional sampling methods is the adsorption of gaseous organic compounds in the sample. A wet annular denuder is used to reduce this. The efficiency of this denuder has been tested by comparing the measured concentrations with and without denuder in particle-free air. Use of a denüder reduced the measured concentrations by more than 60%.

In de denuder worden wateroplosbare gassen afgevangen, zodat zij niet meer in de SJAC opgenomen kunnen worden. Hydrofobe gassen worden niet door de denuder afgevangen, maar zullen ook niet in de SJAC opgenomen worden.Water-soluble gases are captured in the denuder so that they can no longer be included in the SJAC. Hydrophobic gases are not captured by the denuder, but will not be included in the SJAC either.

10 7. Reductie van de instrumentblanco10 7. Reduction of the instrument blank

De instrumentblanco is gereduceerd door vervanging van alle siliconenslangen in het instrument door slangen op polypropyleénbasis. Ook zijn de debubblers verwijderd uit de monsterstroom en wordt alleen* ultrazuivér water gebruikt met een TOC-gehalte 15 lager dan 50 ppb.The instrument blank is reduced by replacing all silicone hoses in the instrument with polypropylene-based hoses. The debubblers have also been removed from the sample stream and only * ultra-pure water with a TOC content of less than 50 ppb is used.

Figuur 1: Schema van de Steam-Jet Aërosöl Collector voor Organisch Aërosol.Figure 1: Diagram of the Steam-Jet Aerosol Collector for Organic Aerosol.

(I) luchtinlaat 20 (2) denuder (3) vloeistofreservoir (4) vloeistofinlaat (5) verbindingsstuk (6) mengvat 25 (7) stoominlaat (8) stoomgenerator (9) verbindingsstuk (10) cycloon (II) gasuitlaat 30 (12) koppelvat (13) analysator(s) (14) vloeistof-flowmeter (15) debubbler (16) vloeistofpomp 9 (17) denuderregelaar (18) vloeistoffeservoir met ultrapuur water (19) regelaar van de stoomgenerator(I) air inlet 20 (2) denuder (3) fluid reservoir (4) fluid inlet (5) connector (6) mixing vessel 25 (7) steam inlet (8) steam generator (9) connector (10) cyclone (II) gas outlet 30 (12) coupling vessel (13) analyzer (s) (14) liquid flow meter (15) debubbler (16) liquid pump 9 (17) denuder regulator (18) liquid reservoir with ultrapure water (19) regulator of the steam generator

De rechte lijnen geven vloeistof aan; de gestippelde lijnen geven een signaal weer en de 5 golvende lijnen geven stroom aan.The straight lines indicate liquid; the dotted lines represent a signal and the 5 wavy lines indicate current.

Claims (9)

1. Werkwijze voor het meten van de organische aërosolfractie in de lucht, waarbij men: 5 (a) de lucht in contact brengt met een straal stoom in een mengvat, zodanig dat het aanwezige aërosol uitgroeit tot druppels, (b) gegenereerde druppels scheidt van de gasstroom, (c) in de verzamelde druppels de hoeveelheid organische stof bepaalt.A method for measuring the organic aerosol fraction in the air, wherein: (a) the air is brought into contact with a jet of steam in a mixing vessel, such that the aerosol present grows into drops, (b) separates generated drops from the gas stream, (c) determines the amount of organic matter in the collected drops. 2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij het mengvat en eventuele leidingen, waarmee het monster in aanraking komt, van niet-koolstofhoudend materaal zijn, in het bijzonder van glas of metaal.A method according to claim 1, wherein the mixing vessel and any conduits with which the sample comes into contact are of non-carbon-containing material, in particular of glass or metal. 3. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij men in (b) de 15 gevormde druppels scheidt door middel van een cycloon.3. A method according to any one of the preceding claims, wherein in (b) the droplets formed are separated by means of a cyclone. 4. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij men tevens anorganische componenten in de lucht meet, door voor of na stap (c) van de afgevangen druppels de hoeveelheid anorganische stof te bepalen. 20A method according to any one of the preceding claims, wherein inorganic components in the air are also measured by determining the amount of inorganic substance before or after step (c) of the collected drops. 20 5. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij men de hoeveelheid organische stof on-line bepaalt.5. A method according to any one of the preceding claims, wherein the amount of organic substance is determined on-line. 6. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij men de 25 wateroplosbare organische gassen voor stap (a) afVangt.6. A method according to any one of the preceding claims, wherein the water-soluble organic gases are captured before step (a). 7. Inrichting voor het meten van de organische aërosolfractie in de lucht, welke omvat: 4 een luchtinlaat voor in het invoeren van een luchtmonster; 30. een vat dat met de luchtinlaat is verbonden en dat is voorzien van een capillair voor het inlaten van stoom; een cycloon voor het scheiden van lucht en gecondenseerd materiaal; een analysator, Ή i 1 ï ,; o bdS met het kenmerk, dat de analysator een organische-stof-analysator omvat.7. Device for measuring the organic aerosol fraction in the air, which comprises: 4 an air inlet for introducing an air sample; 30. a vessel connected to the air inlet and provided with a capillary for the introduction of steam; a cyclone for separating air and condensed material; an analyzer, Ή i 1 ï,; o bdS, characterized in that the analyzer comprises an organic substance analyzer. 8. Inrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de cycloon en eventuele andere verbindingen tussen mengvat en analysator van metaal of glas zijn. 5Device according to claim 7, characterized in that the cyclone and any other connections between mixing vessel and analyzer are made of metal or glass. 5 9. Inrichting volgens conclusie 7 of 8, met het kenmerk, dat tussen de luchtinlaat en het mengvat een denuder is geplaatst ».'Device as claimed in claim 7 or 8, characterized in that a denuder is placed between the air inlet and the mixing vessel.