Kredit:Australian Nuclear Science and Technology Organisation (ANSTO)
ANSTO forskare, som är experter på övervakning av finpartikelföroreningar, har utvecklat ett forskningsinstrument för att mäta koncentrationen av svart kol i atmosfären och fastställa dess källa.
Svart kol är en nyckelkomponent i luftföroreningar med fina partiklar; dess kvantifiering kommer att ge en bättre förståelse för den roll den spelar i klimatförändringen.
Den framstående forskaren professor David Cohen sa att multi-våglängdsabsorptionssvart kolinstrument (MABI), som designades och byggdes på ANSTO, kan ge ny information till miljöchefer och forskare.
Hittills, 17 instrument har skickats till ett antal länder i Asien, Europa och Afrika, inklusive Kina, Filippinerna, Marocko och Mongoliet, för användning och testning.
Typiska aerosolfilterprover som används för övervakning av föroreningar av fina partiklar kan laddas i instrumentet för mätningar.
En av nyckelfunktionerna i den modulära skrivbordstekniken är dess förmåga att skilja svarta kolpartiklar från två primära källor:dieselfordon och biomassaförbränning, sådana skogsbränder eller skördebränningsregimer.
Eftersom instrumentet kan mäta ljusabsorption vid sju olika våglängder, den kan särskilja olika partikelstorlekar och typer av svart kol.
Kredit:Australian Nuclear Science and Technology Organisation (ANSTO)
"Vi vet att partiklar från dieselkällor som bildas vid höga temperaturer tenderar att vara små hårda och sfäriska, medan biomassapartiklar, som bildas vid lägre temperaturer är större, mer amorfa och har oregelbundna former, sa Cohen.
MABI, som drivs från en enkel USB-kabel har inbyggd programvara för att spela in och exportera överföringsdata som kan omvandlas till svarta kolkoncentrationer genom standardekvationer.
Ekvationen tillhandahålls och användarna kan mäta sina egna absorptionskoefficienter för svart kolmassa för varje våglängd och för sin egen speciella region och provtagningsplats.
"Detta säkerställer att beräkningen är specifik för deras provtagningsplats och en mer exakt uppskattning av svartkolhalten i deras luft, sa Cohen.
Instrumentet fungerar genom att ett filterpapper förs in i en ljusstråle. Detta ljus går genom filtret och in i en detektor. En mätning görs för ett oexponerat filter och sedan ett exponerat filter. Genom att ta loggen för den oexponerade avläsningen subtraherad från den exponerade avläsningen, du kan beräkna mängden svart kol på filtret.
Ljuset från sju lysdioder i enheten sträcker sig till våglängder från 405 nanometer till 1050 nanometer.
Och processen är snabb, tar mindre än 35 sekunder att slutföra mätningen av sju våglängder.
Kredit:Australian Nuclear Science and Technology Organisation (ANSTO)
Cohen sa att idén till instrumentet kom från ANSTOs program för provtagning av fina partiklar föroreningar.
"Vi brukade mäta svart kol vid en våglängd och använda en enda massabsorptionskoefficient för att täcka alla partikelstorlekar. Detta antog att varje partikel hade samma storlek och densitet. Det var viktigt för klimatförändringsmodeller att förbättra detta tillvägagångssätt, " han sa.
Det fanns lite inspiration från en kostsam, avancerade instrument, en etalometer, som också gör svarta kolmätningar vid flera våglängder.
ANSTOs ingenjörer David Button och Ed Stelcer var ansvariga för designen och konstruktionen men hade hjälp av människor på olika campus.
"Med 17 instrument där ute, vissa i mer än 12 månader, vi är mycket nöjda med prestationen hittills. Det har bara varit två mindre mjukvaruproblem hittills, båda löstes snabbt, sa Button.
"De kommande 20 instrumenten har satts ihop och finns att köpa. Kostnaden beror på vart det skickas, " han sa.
"Fler än 2, 500 filter har analyserats på instrumenten, som bygger vårt förtroende för denna teknik, sa Cohen.
Diagram som jämför BC-koncentration erhållen från 639nm MABI-data i blått med (405nm minus 940nm) MABI-data i rött. BC-topparna som ses i det röda diagrammet är från biomassabränning medan BC-topparna i det blå diagrammet är från motorfordon. Kredit:Australian Nuclear Science and Technology Organisation (ANSTO)
"Ändå i detta skede, instrumentförsörjningen är fortfarande en del av ett forskningsprojekt. Licensmöjligheter kommer att övervägas när fler beställningar kommer in och när vi har en tillförlitlig bild av dess prestanda."
"Faciliteter som köper instrumentet ombeds att lämna tillbaka sina data till ANSTO för att läggas till i den globala databas som vi upprätthåller om finpartikelföroreningar."
"Helst skulle instrumentet kunna användas av alla miljöskyddsmyndigheter och miljöövervakningsanläggningar som tar prover på luftföroreningar med filter, sa Cohen.
"Det har funnits ett stort intresse för internationella och nationella konferenser där vi har talat och jag har använt mina kontakter för förorening av fina partiklar för att främja användningen av vårt MABI-instrument, sa Cohen.
Internationella atomenergiorganet (IAEA) har köpt en sådan till sin miljöövervakningsanläggning vid sitt Seibersdorf-laboratorium i Wien.
ANSTO har också genomgått utbildning i Sydamerika i användningen av detta instrument.
"Jag är glad att kunna säga att det ser ut att fungera extremt bra - baserat på alla resultat hittills. Testning av den sista satsen av instrument under de närmaste veckorna kommer dock att vara avgörande, sa Cohen.
Viktiga egenskaper hos MABI
