Forschung im Bereich Umwelt- und Luftüberwachung
Alicat wurde in über 1.000 von Experten begutachteten Forschungsarbeiten zitiert. Die folgenden Beiträge befassen sich mit der Umwelt- und Luftüberwachung und neuen Technologien in diesem Bereich. Kontakt wenn Sie möchten, dass Ihre Forschung hervorgehoben wird.
Bewertung eines kostengünstigen Multikanal-Monitors für die Luftqualität in Innenräumen durch eine neuartige, kostengünstige und reproduzierbare Plattform
Abstrakt
Kurzfristige Expositionen gegenüber Schadstoffen in der Innenraumluft können sich nachteilig auf die Gesundheit auswirken und rechtfertigen die Notwendigkeit von Echtzeitmessungen. Die häufigsten Innenraumschadstoffe sind Kohlendioxid (CO2), Kohlenmonoxid (CO), Ozon (O3), Stickstoffdioxid (NO2), flüchtige organische Verbindungen insgesamt (TVOC) und Feinstaub mit einem Durchmesser von weniger als 2,5 μm (PM2.5). Im Handel sind mehrere kostengünstige Messgeräte für die Luftqualität in Innenräumen erhältlich, doch nur wenige von ihnen sind genau getestet. In dieser Arbeit wurde eine stabile, einfach zu verwendende und reproduzierbare Plattform entwickelt.
Unter diesen Laborbedingungen erwies sich der Vergleich zwischen den kostengünstigen Sensoren und der berechneten Konzentration als linear (R2 von 0,980, 0,972, 0,990, 0,958, 0,987 und 0,816 und rs von 0,982, 0,985, 0,900, 0,924, 0,982 und 0,571 für PM2.5, CO2CO, NO2, TVOC (Ethylen) und O3 bzw.). Unter Laborbedingungen wurden mögliche Kreuzinterferenzen mit dem TVOC-Sensor getestet; ein Anstieg der CO2, CO und NO2 von 2500 ppm, 100 ppb bzw. 100 ppb führte zu einer Änderung der Kurvenanpassung von linear zu quadratisch. Eine vollständige Validierung eines kostengünstigen Sensors wurde durch seine Anwendung in einem realen Innenraum erreicht. Die gute Korrelation zwischen den Referenzmethoden und den uHoo-Messungen von PM2.5, CO2und O3 erreicht wurde (rs = 0,765 bis 0,894, 0,721 bis 0,863 bzw. 0,523 bis 0,622).
Referenz
Baldelli, A. (2021). Bewertung eines kostengünstigen Mehrkanal-Monitors für die Luftqualität in Innenräumen durch eine neuartige, kostengünstige und reproduzierbare Plattform. Messung: Sensoren, 17. https://doi.org/10.1016/j.measen.2021.100059
Entwicklung eines größenselektiven Probenehmers in Kombination mit einem Adenosintriphosphat-Biolumineszenztest zur schnellen Messung von Bioaerosolen
Abstrakt
In dieser Studie wurde ein größenselektiver Bioaerosolsammler gebaut und mit einem Adenosintriphosphat (ATP)-Biolumineszenztest kombiniert, um die Bioaerosolkonzentration schneller und einfacher zu messen. Der ATP-Bioaerosolsammler bestand aus einem lungengängigen Zyklon, einem Impaktor zum Sammeln von Bioaerosolen auf dem Kopf eines für den ATP-Biolumineszenztest verwendeten Tupfers, einem Tupferhalter und einer Probenahmepumpe. Die Sammeleffizienz des Impaktors wurde mit aerosolisierten Natriumchloridpartikeln getestet, und anschließend wurde der Partikeldurchmesser ermittelt, der der Sammeleffizienz von 50% (Cut-off-Durchmesser) entspricht. Der experimentelle Cut-off-Durchmesser betrug 0,44 μm. Die Korrelationen zwischen der ATP-Biolumineszenz (relative Lichteinheit; RLU) von handelsüblichen Abstrichtupfern (UltraSnap und SuperSnap, Hygiena, LLC, U.S.A.) und der koloniebildenden Einheit (KBE) wurden mit Escherichia coli (E. coli) und dann die Umrechnungsgleichungen von RLU zu KBE erhalten.
Aus den Korrelationsergebnissen geht hervor, dass die R2-Werte von UltraSnap und SuperSnap bei 0,53 bzw. 0,81 lagen. Die Umrechnungsgleichungen waren die lineare Funktion und die Steigungen von UltraSnap und SuperSnap betrugen 633,6 bzw. 277,78. In den Labor- und Feldtests wurden der ATP-Bioaerosolsammler und ein herkömmlicher Andersen-Impaktor getestet und die Ergebnisse verglichen. In den Labortests waren die Konzentrationen von aerosolierten E. coli, die mit dem Probenehmer gesammelt wurden, stark mit denen des Andersen-Impaktors korreliert (R2 = 0,85). Bei den Feldtests waren die mit dem ATP-Bioaerosol-Sammler gemessenen Konzentrationen höher als die des Andersen-Impaktors, was auf die Einschränkungen der Koloniezählmethode zurückzuführen ist. Diese Ergebnisse bestätigen die Machbarkeit der Entwicklung eines Probenehmers für die schnelle Messung von Bioaerosolkonzentrationen, der ein kompaktes Gerät zur Messung der Exposition gegenüber Bioaerosolen und ein einfach zu verwendendes methodisches Konzept für ein effizientes Luftqualitätsmanagement bietet.
Referenz
Liao, L., Byeon, J. H., & Park, J. H. (2020). Entwicklung eines größenselektiven Probenehmers in Kombination mit einem Adenosintriphosphat-Biolumineszenz-Assay für die schnelle Messung von Bioaerosolen. Umweltforschung, 194, 110615. https://doi.org/10.1016/j.envres.2020.110615
Gasphasen-Chlor-Radikaloxidation von Alkanen: Auswirkungen von struktureller Verzweigung, NOx und relativer Luftfeuchtigkeit bei Experimenten in einer Umweltkammer
Abstrakt
Es hat sich gezeigt, dass die durch Chlor ausgelöste Oxidation von Alkanen schnell sekundäre organische Aerosole (SOA) mit höherer Ausbeute bildet als OH-Alkan-Reaktionen. Die Auswirkungen der Vorläuferstruktur der flüchtigen organischen Verbindungen von Alkanen und die Gründe für die Unterschiede in der SOA-Ausbeute bei OH-Alkan-Reaktionen sind jedoch noch unklar. In dieser Arbeit untersuchten wir die Auswirkungen der Molekularstruktur von Alkanen auf die Oxidation durch Chlorradikale (Cl) und die daraus resultierende Bildung von SOA in einer Reihe von Laborkammerexperimenten unter Verwendung von Daten aus einem chemischen Iodid-Ionisations-Massenspektrometer und einem Monitor für die chemische Speziation von Aerosolen. Die Experimente wurden mit linearen, verzweigten und verzweigten zyklischen C10 Alkanvorläufer unter verschiedenen NOx und RH-Bedingungen.
Die beobachteten Produktfragmentierungsmuster während der Oxidation von verzweigten Alkanen zeigen die Abstraktion von primären Wasserstoffen durch Cl, was einen wesentlichen Unterschied zwischen OH- und Cl-initiierter Oxidation von Alkanen bestätigt und eine mögliche Erklärung für die höhere SOA-Produktion bei Cl-initiierter Oxidation liefert. Nieder-NOx Bedingungen zu einer höheren SOA-Produktion führte. SOA, das aus Butylcyclohexan unter niedrigen NOx-Bedingungen gebildet wurde, enthielt höhere Anteile an organischen Säuren und Molekülen mit geringerer Flüchtigkeit, die im Vergleich zu SOA aus Decan weniger zur Oligomerisierung neigten. Verzweigte Alkane produzierten weniger SOA, und verzweigte Cycloalkane produzierten mehr SOA als lineare n-Alkane, was mit früheren Arbeiten über OH-initiierte Reaktionen übereinstimmt. Insgesamt bietet unsere Arbeit Einblicke in die Unterschiede zwischen Cl- und OH-initiierter Oxidation von Alkanen unterschiedlicher Struktur und die potenzielle Bedeutung von Cl als atmosphärisches Oxidationsmittel.
Referenz
Jahn, L. G., Wang, D. S., Dhulipala, S. V., & Ruiz, L. H. (2021). Gasphasen-Chlorradikaloxidation von Alkanen: Auswirkungen von struktureller Verzweigung, NOxund der relativen Luftfeuchtigkeit, die während der Experimente in der Umweltkammer beobachtet wurden. Die Zeitschrift für Physikalische Chemie A, 125(33), 7303-7317. https://doi.org/10.1021/acs.jpca.1c03516
Chrysanthemenblütenähnliches Siliziumdioxid mit hochdispersen Cu-Nanopartikeln als leistungsstarkes NO2-Adsorptionsmittel
Abstrakt
Atmosphärisches NO2 Entfernung ist aufgrund seiner negativen Auswirkungen auf das Ökosystem dringend erforderlich. Hier haben wir das Chrysanthemenblüten-ähnliche Siliziumdioxid (KCC-1) entwickelt, das mit hochdispersen Kupfernanopartikeln für eine effiziente NO2 Entfernung unter Umgebungsbedingungen. Wir untersuchten sorgfältig die NO2 Entfernungsleistung von Cu-KCC-1-Materialien mit unterschiedlichen Kupfergehalten (0, 5, 10 und 15 wt%) und zeigten die Cu0 Nanopartikel (10 wt%) steigerten die NO2 Entfernungskapazität von KCC-1 um das bis zu 51-fache. KCC-1, das mit 10 wt% Kupfer beladen war, erwies sich als das leistungsfähigste Adsorptionsmittel, das eine effiziente NO2 Entfernungskapazität von 3,63 mmol/g und eine mäßige NO-Freisetzung (11,3%), was in erster Linie auf das Vorhandensein von Kupfer zurückzuführen ist.0 Nanopartikeln.
Die mechanistische Studie enthüllte, dass das belastete Cu0 Partikel dienten als aktive Adsorptionsstellen für NO2-Moleküle und verringerten die NO2-Dissoziation, indem sie die Stellen abdeckten, die hauptsächlich für NO2 Dissoziation (d.h. Sauerstofflücken). Diese Arbeit bietet ein vielversprechendes Adsorptionsmittel für NO2 Minderung unter Umgebungsbedingungen. Die neuen Erkenntnisse, die bei der Entwicklung von Adsorbentien für NO2 würde die künftige Forschung in diesem neuen Nischenbereich der Luftreinhaltung fördern.
Referenz
Sun, M., Hanif, A., Wang, T., Yang, C., Tsang, D. C. W., & Shang, J. (2021). Chrysanthemenblütenähnliches Siliziumdioxid mit hochdispersen Cu-Nanopartikeln als Hochleistungs-NO2 Adsorptionsmittel. Zeitschrift für gefährliche Materialien, 418, 126400. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.126400
Adsorption von NO2 in der Umgebung durch geschichtete Mg-Al-Doppelhydroxide und abgeleitete Mischmetalloxide
Abstrakt
NO2 ist wegen seiner schädlichen Auswirkungen auf Menschen und andere Organismen ein starker Luftschadstoff. Die moderne katalysegestützte deNOx Techniken (z. B. selektive katalytische/nichtkatalytische Reduktion) sind nicht in der Lage, die NO2 Minderung aufgrund ihrer geringen Effizienz bei Temperaturen unter 300 °C. Es ist daher denkbar, die NO2 aus der Atmosphäre durch selektive Adsorption an porösen Materialien. Diese Arbeit berichtet über die rationelle Entwicklung und Demonstration von Mg-Al-Doppelhydroxiden (LDHs) und daraus abgeleiteten Mischmetalloxiden (MMOs) unter Verwendung umweltfreundlicher Lösungsmittel als Hochleistungsadsorptionsmittel für die NO2-Reduzierung in der Atmosphäre.
Durch die Erhöhung der Dichte der zugänglichen Basisplätze mit Hilfe von Schichtablösungsstrategien konnten die höchsten NO2 Adsorptionskapazität von 8,52 mmol/g wurde durch das delaminierte LDH-Material (LDH-AM) erreicht, was wesentlich höher ist als bei anderen bekannten und robusten Adsorbentien wie Zeolithen (0,36-3 mmol/g) und Adsorbentien auf Kohlenstoffbasis (2-6 mmol/g). Mit Hilfe der Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie und der Pulver-Röntgenbeugung wurde festgestellt, dass NO2 Adsorption erfolgt an den basischen M-OH-Stellen der Oberfläche und innerhalb der Schichten durch gleichzeitigen Ersatz des Zwischenschicht-CO32- Ionen von LDH. Diese Arbeit bietet nicht nur vielversprechende, langlebige und skalierbare Adsorbentien für NO2 Entfernung, sondern auch eine Strategie zur Entwicklung von Adsorbentien mit einer hohen Dichte an basischen Stellen zur Abscheidung anderer saurer Schadgase aus der Umwelt.
Referenz
Hanif, A., Sun, M., Wang, T., Shang, S., Tsang, D. C. W., & Shang, J. (2021). Umgebungs-NO2 Adsorptionsentfernung durch geschichtete Mg-Al-Doppelhydroxide und abgeleitete Mischmetalloxide. Zeitschrift für saubere Produktion, 313, 127956. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.127956