Publication

Characterization of primary and aged wood burning and coal combustion organic aerosols in an environmental chamber and its implications for atmospheric aerosols

Résumé

Particulate matter (PM) affects visibility, climate, and public health. Organic matter (OM), a uniquely complex portion of PM, can make up more than half of total atmospheric fine PM mass. We investigated the effect of aging on secondary organic aerosol (SOA) concentration and composition for wood burning (WB) and coal combustion (CC) emissions, two major atmospheric OM sources, using mid-infrared (MIR) spectroscopy and aerosol mass spectrometry (AMS). For this purpose, primary emissions were injected into an environmental chamber and aged using hydroxyl (diurnal aging) and nitrate (nocturnal aging) radicals to reach an atmospherically relevant oxidative age. A time-of-flight AMS instrument was used to measure the high-time-resolution composition of non-refractory fine PM, while fine PM was collected on PTFE filters before and after aging for MIR analysis. AMS and MIR spectroscopy indicate an approximately 3-fold enhancement of organic aerosol (OA) concentration after aging (not wall-loss corrected). The OM:OC ratios also agree closely between the two methods and increase, on average, from 1.6 before aging to 2 during the course of aging. MIR spectroscopy, which is able to differentiate among oxygenated groups, shows a distinct functional group composition for aged WB (high abundance of carboxylic acids) and CC OA (high abundance of non-acid carbonyls) and detects aromatics and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in emissions of both sources. The MIR spectra of fresh WB and CC aerosols are reminiscent of their parent compounds with differences in specific oxygenated functional groups after aging, consistent with expected oxidation pathways for volatile organic compounds (VOCs) of each emission source. The AMS mass spectra also show variations due to source and aging that are consistent with the MIR functional group (FG) analysis. Finally, a comparison of the MIR spectra of aged chamber WB OA with that of ambient samples affected by residential wood burning and wildfires reveals similarities regarding the high abundance of organics, especially acids, and the visible signatures of lignin and levoglucosan. This finding is beneficial for the source identification of atmospheric aerosols and interpretation of their complex MIR spectra.

À propos de ce résultat
Cette page est générée automatiquement et peut contenir des informations qui ne sont pas correctes, complètes, à jour ou pertinentes par rapport à votre recherche. Il en va de même pour toutes les autres pages de ce site. Veillez à vérifier les informations auprès des sources officielles de l'EPFL.
Concepts associés (37)
Particules en suspension
Les particules en suspension sont toutes les particules (solides ou en aérosols) portées par l'eau ou par l'air, quantifiables par filtration ou par d'autres procédés physiques. Les matières particulaires ou PM (acronyme de particulate matter en anglais) sont les particules en suspension dans l'atmosphère terrestre (aérosols atmosphériques). Un taux élevé de particules fines et ultrafines dans l'air est un facteur de risque sanitaire (maladies cardiovasculaires, altération des fonctions pulmonaires, cancer du poumon), induisant une nette diminution de l'espérance de vie.
Spectroscopie dans l'infrarouge proche
La spectroscopie dans l'infrarouge proche (ou dans le proche infrarouge, SPIR), souvent désignée par son sigle anglais NIRS (near-infrared spectroscopy), est une technique de mesure et d'analyse des spectres de réflexion dans la gamme de longueurs d'onde (l'infrarouge proche). Cette technique est largement utilisée dans les domaines de la chimie (polymères, pétrochimie, industrie pharmaceutique), de l’alimentation, de l’agriculture ainsi qu'en planétologie. À ces longueurs d’onde, les liaisons chimiques qui peuvent être analysées sont C-H, O-H et N-H.
Aérosol
thumb|Transports de poussières/aérosols jusqu'aux îles Canaries à partir du Sahara (Image Terra/MODIS 17.02.2004). thumb|La révolution industrielle a été à l'origine d'une pollution massive, par aérosols et gaz, de l'air. Ce sont aujourd'hui les moteurs à combustions, l'érosion agricole et les incendies de forêt qui sont les premières sources d'émission. Un aérosol est un ensemble de fines particules, solides ou liquides, d'une substance chimique ou d'un mélange de substances, en suspension dans un milieu gazeux.
Afficher plus
Publications associées (46)

Overview of the Alaskan Layered Pollution and Chemical Analysis (ALPACA) Field Experiment

Athanasios Nenes, Julia Schmale, Andrea Baccarini, Roman Pohorsky, Sukriti Kapur

The Alaskan Layered Pollution And Chemical Analysis (ALPACA) field experiment was a collaborative study designed to improve understanding of pollution sources and chemical processes during winter (cold climate and low-photochemical activity), to investigat ...
2024

Rapid transformation of wildfire emissions to harmful background aerosol

Athanasios Nenes, Spyros Pandis

Wildfires are a significant source of organic aerosol during summer, with major impacts on air quality and climate. However, studies in Europe suggest a surprisingly low (less than 10%) contribution of biomass burning organic aerosol to average summertime ...
Berlin2023

Size-resolved inhalation intake fractions for particles released from human activities in residential indoor environments

Dusan Licina

Inhalation exposure to elevated concentrations of airborne particulate matter is a public health concern. Assessment of exposure can be enhanced through better knowledge of source-receptor relationships, which can be characterized through the inhalation in ...
PERGAMON-ELSEVIER SCIENCE LTD2023
Afficher plus
MOOCs associés (1)
Water quality and the biogeochemical engine
Learn about how the quality of water is a direct result of complex bio-geo-chemical interactions, and about how to use these processes to mitigate water quality issues.

Graph Chatbot

Chattez avec Graph Search

Posez n’importe quelle question sur les cours, conférences, exercices, recherches, actualités, etc. de l’EPFL ou essayez les exemples de questions ci-dessous.

AVERTISSEMENT : Le chatbot Graph n'est pas programmé pour fournir des réponses explicites ou catégoriques à vos questions. Il transforme plutôt vos questions en demandes API qui sont distribuées aux différents services informatiques officiellement administrés par l'EPFL. Son but est uniquement de collecter et de recommander des références pertinentes à des contenus que vous pouvez explorer pour vous aider à répondre à vos questions.