ANSTO-wetenschappers, die experts zijn in het monitoren van fijnstofvervuiling, hebben een onderzoeksinstrument ontwikkeld om de concentratie van zwarte koolstof in de atmosfeer te meten en de bron te bepalen.

Zwarte koolstof is een belangrijk onderdeel van luchtverontreiniging door fijne deeltjes; de kwantificering ervan zal leiden tot een beter begrip van de rol die het speelt bij klimaatverandering.

Distinguished Research Scientist Prof. David Cohen zei dat het Multi-wavelength Absorptie Black Carbon Instrument (MABI), die is ontworpen en gebouwd bij ANSTO, kan nieuwe informatie opleveren voor milieumanagers en onderzoekers.

Daten, 17 instrumenten zijn verscheept naar een aantal landen in Azië, Europa en Afrika, inclusief China, de Filipijnen, Marokko en Mongolië, voor gebruik en testen.

Typische aerosolfiltermonsters die worden gebruikt voor het monitoren van vervuiling door fijne deeltjes, kunnen voor metingen in het instrument worden geladen.

Een van de belangrijkste kenmerken van de modulaire desktoptechnologie is het vermogen om zwarte koolstofdeeltjes te onderscheiden van twee primaire bronnen:dieselvoertuigen en verbranding van biomassa, zoals bosbranden of gewasverbrandingsregimes.

Omdat het instrument lichtabsorptie kan meten bij zeven verschillende golflengten, het kan verschillende groottes en typen van zwarte koolstofdeeltjes onderscheiden.

"We weten dat deeltjes uit dieselbronnen die bij hoge temperaturen worden gevormd, meestal klein, hard en bolvormig zijn, overwegende dat biomassadeeltjes, die bij lagere temperaturen worden gevormd, zijn groter, meer amorf en hebben onregelmatige vormen, ' zei Koen.

MABI, die wordt gevoed via een eenvoudige USB-kabel, heeft ingebouwde software om transmissiegegevens op te nemen en te exporteren die via standaardvergelijkingen kunnen worden omgezet in zwarte koolstofconcentraties.

De vergelijking wordt gegeven en de gebruikers kunnen hun eigen zwarte koolstofmassaabsorptiecoëfficiënten voor elke golflengte en voor hun eigen specifieke regio en bemonsteringsplaats meten.

"Dit zorgt ervoor dat de berekening specifiek is voor hun bemonsteringslocatie en een nauwkeurigere schatting van het zwarte koolstofgehalte in hun lucht, ' zei Koen.

Het instrument werkt door een filterpapier in een lichtstraal te steken. Dit licht gaat door het filter en in een detector. Er wordt een meting gedaan voor een onbelicht filter en vervolgens voor een belicht filter. Door het logboek van de niet-belichte meetwaarde af te trekken van de belichte meetwaarde, je kunt de hoeveelheid zwarte koolstof op het filter berekenen.

Het licht van zeven LED's in de unit strekt zich uit tot golflengten van 405 nanometer tot 1050 nanometer.

En het proces is snel, het duurt minder dan 35 seconden om de meting van zeven golflengten te voltooien.

Cohen zei dat het idee voor het instrument voortkwam uit ANSTO's bemonsteringsprogramma voor fijnstofvervuiling.

"Vroeger maten we zwarte koolstof op één golflengte en gebruikten we een enkele massaabsorptiecoëfficiënt om alle deeltjesgroottes te dekken. Dit ging ervan uit dat elk deeltje dezelfde grootte en dichtheid had. Het was belangrijk voor klimaatveranderingsmodellen om deze benadering te verbeteren, " hij zei.

Er was enige inspiratie van een kostbare, high-end instrument, een etalometer, die ook zwarte koolstofmetingen doet bij meerdere golflengten.

ANSTO-ingenieurs David Button en Ed Stelcer waren verantwoordelijk voor het ontwerp en de bouw, maar kregen de hulp van mensen op verschillende campussen.

"Met 17 instrumenten die er zijn, sommige langer dan 12 maanden, we zijn erg blij met de prestaties tot nu toe. Er zijn tot nu toe slechts twee kleine softwareproblemen geweest, beide waren snel opgelost, ' zei Knoop.

"De volgende 20 instrumenten zijn geassembleerd en kunnen worden gekocht. De kosten zijn afhankelijk van waar het wordt verzonden, " hij zei.

"Meer dan 2, Op de instrumenten zijn 500 filters geanalyseerd, die ons vertrouwen in deze technologie opbouwt, ' zei Koen.

"Toch in dit stadium de levering van instrumenten is nog onderdeel van een onderzoeksproject. Licentiemogelijkheden zullen worden overwogen naarmate er meer bestellingen binnenkomen en we een betrouwbaar beeld hebben van de prestaties."

"Faciliteiten die het instrument kopen, wordt gevraagd om hun gegevens terug te sturen naar ANSTO om te worden toegevoegd aan de wereldwijde database die we bijhouden over fijnstofvervuiling."

"Idealiter zou het instrument kunnen worden gebruikt door alle milieubeschermingsinstanties en milieubewakingsfaciliteiten die luchtvervuiling bemonsteren met behulp van filters, ' zei Koen.

"Er is veel belangstelling geweest op internationale en nationale conferenties waar we hebben gesproken en ik heb mijn contacten met fijnstofvervuiling gebruikt om het gebruik van ons MABI-instrument te promoten, ' zei Koen.

Het International Atomic Energy Agency (IAEA) heeft er een gekocht voor zijn milieumonitoringfaciliteit in zijn Seibersdorf-laboratorium in Wenen.

ANSTO heeft ook in Zuid-Amerika training gegeven in het gebruik van dit instrument.

"Ik ben blij te kunnen zeggen dat het er naar uitziet dat het buitengewoon goed werkt - op basis van alle resultaten tot nu toe. Het testen van de laatste batch instrumenten in de komende weken zal echter beslissend zijn, ' zei Koen.

Belangrijkste kenmerken van MABI

• Klein desktopformaat (draagbaar)
• Maakt rechtstreeks verbinding met de USB-poort van uw computer
• Speciaal ontworpen voor typische aerosolfiltermonsters (47 mm polycarbonaat, 47 mm teflon, 25mm uitgerekt Teflon, enzovoort.)
• Niet-destructief, filters kunnen verder worden geanalyseerd met andere technieken, zoals IBA of XRF
• Snel, duurt minder dan 35 seconden om een ​​meting van 7 golflengten te voltooien
• Voorzien van digitale acquisitiesoftware